科技湃■筛选出多种病毒抑制小分子，中国攻关联盟解析新冠“要害”( 二 ) 通过计算机辅助药物设计

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（左）新冠病毒主蛋白酶-抑制剂N3的复合物结构；（右）冠状病毒主蛋白酶的底物结合口袋是一个保守药物设计靶点随后，研究团队利用晶体衍射技术，获得了分辨率为2.1埃的N3与Mpro复合物结构。在新冠病毒主要蛋白酶结构中，结构域I和结构域II形成六链反平行β-桶形结构，在它们之间的裂缝中带有底物结合位点，即药物靶标“口袋” 。值得注意的是，早在1月26日，研究团队测定的Mpro高分率晶体结构已在PDB蛋白质结构数据库（ProteinDataBank,PDB）上公开。自1月26日起，团队已为国内外300多家高校、研究机构及企业的实验室直接提供了数据。该结构也被PDB蛋白质结构数据库选为2020年2月的明星分子（FebruaryMoleculeoftheMonth）。事实上，随着新冠疫情在全球暴发，科学家们一直在努力寻找有效的病毒抑制剂。此前3月20日，《科学》（Science）杂志发表了德国吕贝克大学生物化学研究所RolfHilgenfeld等人的研究，他们通过对新冠病毒主要蛋白酶结构的解析，对此前的抑制剂进行了优化，并认为一种名为13b的α-酮酰胺抑制剂显示出明显的肺向性，并且适用于通过吸入途径给药。多种策略筛选潜在药物：依布硒和N3均能在细胞水平显著抑制新冠病毒复制目前，对于新冠病毒的治疗还没有特效药物。为了快速发现具有临床潜力的抗病毒化合物，研究团队还开发了一种结合从头设计、虚拟药物筛选和高通量筛选的策略，以确定现有药物是否能靶向COVID-19病毒的Mpro 。与N3结合的新冠病毒Mpro复合物结构对于通过计算机筛选来鉴定潜在靶向药物提供了一种模型，研究人员进而建立了潜在结合化合物的内部数据库。结果表明，肉桂硫胺（cinanserin）能够与底物结合口袋紧密结合，对Mpro的IC50（半抑制浓度）值为125μM 。肉桂硫胺是一种血清胺拮抗制剂，在1960年代已在人体中进行了初步临床测试，并且先前已显示出抑制SARS-CoV的Mpro的作用。肉桂硫胺在上世纪70年代用于治疗精神分裂症，对冠状病毒3CL水解酶具有抑制作用。团队认为，它具有作为抗新冠病毒药物的优化潜力。为了表征其酶促活性并进行抑制剂的高通量筛选，研究团队开发了一种荧光共振能量转移（FRET）分析方法。接下来，攻关“联盟”继续联合利用虚拟筛选和高通量筛选策略相结合的方式，对10000多个老药、临床药物以及天然活性产物进行筛选，发现了数种对主蛋白酶有显著抑制作用的先导药物，其中包括双硫仑（disulfiram）、卡莫氟（carmofur）、依布硒（ebselen）、紫草素（shikonin）、Tideglusib和PX-12等。其中，依布硒对于新冠病毒Mpro的抑制作用最强。值得一提的是，依布硒已用于治疗听力障碍等多种疾病的临床试验（完成临床二期），并具有很好的安全性表现。为了进一步证实它们体外的酶促抑制结果，研究人员进行了后续的抗新冠病毒实验，结果表明，依布硒和N3均能在细胞水平显著抑制新冠病毒的复制。攻关团队表示， “在这一研究中，基于结构的从头设计、计算机虚拟筛选和高通量筛选三种研究策略的结合被证明是找到针对抗新冠病毒药物的有效策略。 ”研究者们认为，这种筛选策略有效性较高，可以快速发现具有临床潜力的药物，以应对尚无特定药物或疫苗的新传染病。 (本文来自澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)