新型冠状病毒RNA依赖性RNA聚合酶抑制剂研究进展

由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型导致的新型冠状病毒感染席卷全球,寻找广谱抗病毒特效药一直是一项重大任务。RNA病毒的RNA依赖性RNA聚合酶是一类不同病毒间在结构和功能上高度保守的关键非结构蛋白,针对该聚合酶为靶点开发新的小分子抑制剂至关重要。本文作者从新型冠状病毒RNA依赖性RNA聚合酶的结构为出发点,详细阐述了该病毒RNA依赖性RNA聚合酶的作用机制以及不同种类抑制剂的特点。着重从药物化学的角度介绍了核苷类似物和非核苷类似物的作用特点和作用机制,综述了多种小分子聚合酶抑制剂化学结构与生物活性之间的关系。

双链RNA依赖的蛋白激酶与阿尔茨海默病相关性研究进展

阿尔茨海默病(AD)是一种严重威胁人类健康的疾病,也是引起人类死亡的三大因素之一。双链RNA依赖的蛋白激酶(PKR)又称为前炎症细胞因子,是人类先天免疫干扰素刺激因子之一。在AD发生和发展中,PKR表达上调并持续激活,一方面引发脑组织细胞发生整合应激反应,另一方面间接上调β位淀粉样前体蛋白裂解酶1的表达,促进β淀粉样蛋白(Aβ)的积累,而Aβ的积累又可以激活PKR,进一步促进Aβ的积累,形成一个Aβ持续积累的循环。PKR还可以促进Tau蛋白磷酸化,降低神经细胞微管稳定性。脑组织炎症反应、Aβ的积累所引起神经毒性和微管稳定性的破坏会导致AD发生发展,引起患者记忆和认知的下降,因此PKR是AD发生发展中的关键分子。有效进行PKR检测可以预测AD进展,为临床治疗AD提供先机。目前PKR已成为研发治疗AD药物的靶点,因此靶向PKR的抑制剂有望控制PKR的活性,从而有效控制AD发生发展。

RNA依赖性RNA聚合酶作为抗戊型肝炎病毒药物作用靶点的研究进展

戊型肝炎病毒(Hepatitis E virus,HEV)是造成急性肝炎最常见的原因之一。HEV基因组由5′非编码区、3个开放阅读框(ORF1、ORF2、ORF3)和3′非编码区组成,仅在HEV-1中发现了ORF4,并与ORF1重叠。各种编码蛋白在HEV的复制和感染中发挥着不同的作用,而HEV的复制是由ORF1编码的RNA依赖性RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRp)所介导的。HEV RdRp是由多个蛋白亚基组成的复合酶,具有7个保守基序,这些保守基序在RNA合成过程中发挥核苷酸识别、合成、延伸、修饰和稳定等作用,保证了RdRp的功能,在HEV的复制和转录中起到关键作用。因此,以RdRp作为抗HEV药物作用靶点的治疗方案具有很好的应用前景,是目前药物开发的一种主流思路。目前,已发现利巴韦林、索非布韦、2′-C-甲基胞苷(2CMC)等核苷类RdRp抑制剂和锌、GPC-N114等非核苷类RdRp抑制剂对HEV有较强的抑制作用,可作为潜在的抗HEV药物进行深入研究。笔者对HEV编码蛋白和HEV RdRp的结构与功能进行阐述,总结目前发现的对HEV有抑制作用的RdRp抑制剂,以期为HEV的药物开发提供一种新的思路。

黄曲霉基因敲除体系的构建及其RNA依赖的RNA聚合酶1基因在生长发育中的作用

目的探讨黄曲霉(A.flavus)基因敲除体系的构建和RNA依赖的RNA聚合酶1(RDRP1)基因在A.flavus生长发育中的作用。方法通过National Center for Biotechnology Information网址查找RDRP1基因,设计上下游序列引物,引入融合片段20 bp,采用重叠PCR(overlap PCR)法融合RDRP1基因上下游片段和嘧啶磺胺抗性基因(ptrA);采用聚乙二醇(PEG)介导方法将该融合片段导入A.flavus的原生质体中获得RDRP1阳性转化子(ptrA抗性),采用Sourthern blot鉴定筛选RDRP1基因突变菌株;对RDRP1基因突变菌株,采用十字交叉法测定生长速率、血细胞计数板统计产孢量,手动计数Wickerham Medium(WKM)+尿嘧啶尿苷(UU)培养基上产生的菌核数量。结果获得ptrA抗性转化子13个;Sourthern blot鉴定4个为RDRP1基因缺失菌株,效率30.8%;与CA14相比,RDRP1基因突变菌株在表型、生长率、产孢量及菌核发育上差异无统计学意义(P>0.05)。结论overlap PCR结合PEG介导转化的方式可短时间内获得A.flavus基因敲除突变菌株,RDRP1基因不参与A.flavus表型、生长率、产孢量及菌核发育的调控作用。

RNA依赖的RNA聚合酶的结构特征及其靶向抑制剂的开发

新型冠状病毒肺炎是由新型冠状病毒(severe acute respiratory syndrome-coronavirus 2,SARS-CoV-2)感染导致的急性呼吸道传染性疾病。自2019年爆发以来,SARS-CoV-2在世界范围内引起大流行,严重威胁人类的生命安全。目前,已有的疫苗尚不能提供完全的机体免疫保护。因此,开发广谱有效的抗病毒抑制剂是当下热门的研究方向。SARS-CoV-2属于RNA病毒,其RNA依赖性的RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerase,RdRp)在不同RNA病毒中具有高度保守性,是抗病毒抑制剂研发的重要靶标。RdRp是RNA病毒复制的核心组成部分,具有典型的右手杯状结构特征。本文重点介绍近年爆发并持续流行的新型冠状病毒RdRp的结构特征,以及靶向抑制剂的研发进展。同时,选取了其它几种有代表性的致病RNA病毒:流感病毒、轮状病毒、人类鼻病毒、丙型肝炎病毒和寨卡病毒,介绍了它们RdRp的结构特征及其靶向抑制剂的开发。本研究比较了抑制剂靶点结构的异同及抑制效果差异,并分析了可能导致该差异的原因。最后,本文总结讨论了目前针对RdRp抑制剂相关研究的瓶颈问题,为未来针对突发性的RNA病毒传染病的抗病毒抑制剂开发提供新思路。

互补引物/模板评价毕加酵母表达的丙型肝炎病毒RNA依赖的RNA聚合酶

构建含有感染性克隆HCV非结构基因 5b区序列的酵母表达质粒 ,转化毕加酵母 ,获得持续、可溶性HCVRNA依赖的RNA聚合酶 (RdRp)的表达 ,纯化蛋白在SDS -PAGE及Westernblot中显示出特异性的 6 4 2kDHCVRdRp蛋白带 ,同聚引物 /模板测定显示RdRp的活性极低 ,延长反应时间 ,RNA聚合活性仅轻度升高。采用合成的杂聚互补引物 /模板 ,未发现核苷酸在毕加酵母表达的RdRp作用下掺入模板 ,随时间延长 ,杂聚互补引物 /模板降解。

双链RNA依赖的蛋白激酶(PKR)的真核表达、纯化及鉴定

[目的]获得真核表达的Flag-PKR融合蛋白,以用于流感病毒相关的PKR信号通路调控机制研究。[方法]以RT-PCR方法扩增PKR目的基因,将其克隆至真核表达载体pcDNA3.0-Flag中。将所构建的重组质粒pcDNA3.0-Flag-PKR转染293T细胞,利用Flag抗体偶联的琼脂糖凝胶(anti-Flag M2-Agarose)纯化Flag-PKR融合蛋白,所得产物进行SDS-PAGE、Western blot及体外活性鉴定。[结果]重组质粒转染293T细胞,Western blot显示表达出的融合蛋白能够被抗Flag的抗体特异性识别,其相对分子量约为69 kDa,与Flag-PKR融合蛋白大小相符;体外磷酸化试验表明,Flag-PKR融合蛋白能够发生自动磷酸化。[结论]在293T细胞中表达、纯化了有活性的Flag-PKR融合蛋白,为PKR信号通路的研究奠定了基础。

鸭坦布苏病毒RNA依赖RNA聚合酶的真核表达及生物信息学分析

旨在对鸭坦布苏病毒NS5蛋白功能基团RNA依赖RNA聚合酶进行真核表达,同时对其蛋白结构和功能进行生物信息学分析。首先查找GenBank数据库中收录的DTMUV基因序列,以RdRp基因为研究对象,通过软件设计并合成特异性引物,RT-PCR技术扩增RdRp基因,回收PCR产物并与pCMV-N-Flag真核表达载体相连接,构建真核表达质粒pCMV-Flag-RdRp,将测序无误的质粒转染至BHK-21细胞,通过Western Blot和间接免疫荧光技术检测该蛋白在BHK-21细胞内的表达。同时针对RdRp蛋白,利用生物信息学软件进行序列分析、结构解析及功能预测。通过PCR方法成功扩增RdRp基因,构建的真核表达质粒pCMV-Flag-RdRp经双酶切鉴定证明正确,进一步通过间接免疫荧光技术与Western Blot检测发现,重组质粒pCMV-Flag-RdRp在BHK-21细胞内正常表达,生物信息学分析发现,RdRp蛋白编码606个氨基酸,分子式为C_(3091)H_(4810)N_(870)O_(894)S_(41),编码蛋白亲水性平均系数为-0.536,不稳定指数为42.15,含有丰富的磷酸化位点及O-糖基化位点。其二级结构包含46.37%的α-螺旋、12.54%的延伸链以及35.31%的无规则卷曲。上述结果为进一步研究坦布苏病毒致病性打下了基础。

双链RNA依赖的蛋白激酶在非小细胞肺癌预后预测及靶向治疗中的作用

【目的】探索双链RNA依赖的蛋白激酶(PKR)联合其他肿瘤代谢相关蛋白能否作为非小细胞肺癌(NSCLC)的更有效的预测因子;同时拟研究部分肿瘤代谢相关化合物,如胰岛素样生长因子1受体(IGF-1R)抑制剂、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)抑制剂等与PKR表达的关系,拟求达到更好的靶向治疗及个体化治疗的目的。【方法】免疫组化检测212例NSCLC中PKR、IGF-1R表达情况,并用于Kaplan-Meier生存分析。Western Blotting检测13种肺癌细胞株PKR、p-PKR表达;磺基罗丹明B法(SRB)检测PPP、Rapamycin等药物作用后对高表达及低表达p-PKR细胞的抑制率。【结果】全组NSCLC患者中,PKRlow/IGF-1Rhigh患者的5年总生存率(21.6%)明显低于PKRhigh/IGF-1Rlow患者(74.6%)及其他患者(58.2%)(P<0.0001),单、多因素分析提示PKR/IGF-1R联合标记物为NSCLC患者总生存率的独立预后因素。SRB结果提示,第1～3天,IGF-1R抑制剂PPP 3μmol/L在6个肺癌细胞株中均能显著抑制细胞生长,在0.3μmol/L剂量低表达PKR和/或p-PKR的H1792和H292细胞株中,较其他细胞株更能抑制细胞生长。而mTOR抑制剂Rapamycin采用1、0.1及0.01μmol/L 3个剂量级在各细胞株均未见明显抑制细胞生长的区别。【结论】PKR联合IGF-1R可预测NSCLC的预后,PKR低表达的H1792、H292细胞株中,IGF-1R抑制剂PPP具有显著抑制作用,但对于mTOR抑制剂Rapamycin,未见明显作用,提示可通过检测PKR的表达来选择适合IGF-1R抑制剂PPP的病人。

肝炎病毒蛋白对双链RNA依赖性蛋白激酶的调节作用

乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)蛋白以及丁型肝炎病毒(HDV)基因组RNA与双链RNA依赖性蛋白激酶(PKR)之间可以进行特异性结合,使病毒感染的靶细胞对干扰素(IFN)的敏感性发生了改变。同时,肝炎病毒基因组及其编码产物与感染靶细胞中PKR分子之间的结合,将产生广泛的生物学效应。

SARS冠状病毒RNA依赖的RNA聚合酶的原核和真核表达

目的:在大肠杆菌中表达和纯化重组RDRP蛋白,观察RDRP蛋白在293细胞中的表达及亚细胞定位。方法:构建原核表达质粒pGEX-4T-1-RDRP,实现插入基因的融合表达,经GST亲合层析纯化蛋白。构建真核表达载体pCMV-myc-RDRP瞬时转染293细胞,转染48 h后免疫荧光染色,共聚焦显微镜观察蛋白表达及定位以及WesternBlotting检测。结果:成功构建了表达RDRP融合蛋白的原核表达载体,并在大肠杆菌内高效表达,纯化后得到分子量约为121 kDa的融合蛋白。RDRP蛋白在293细胞中高效表达,主要分布在细胞质。结论:获得了重组GST-RDRP融合蛋白,为进一步探讨RDRP的功能奠定基础,在真核细胞中过表达的RDRP蛋白主要定位在细胞质。

RNA依赖的RNA聚合酶(RdRP)与非编码RNA(ncRNA)调控的研究进展

RNA依赖的RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerase,RdRP)是一类以单链RNA为模板合成互补RNA链的聚合酶。根据其来源可分为病毒RdRP和细胞RdRP,病毒RdRP对病毒基因组复制及病毒引起的宿主免疫反应有重要作用,宿主细胞RdRP主要参与RNA干扰(RNA interference,RNAi)现象。越来越多研究证明RdRP的功能与非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)密不可分,本文对病毒RdRP、细胞RdRP与ncRNA调控之间的关系作了较详细的阐述,同时对丙型肝炎病毒(hepatitis C virus,HCV)诱发的肝癌机制提出新的观点。

HCV治疗的新方法：RNA依赖的RNA聚合酶抑制剂

丙型肝炎病毒(hepatitis C virus,HCV)感染呈世界流行趋势,50%感染者转变为慢性肝炎,部分发展为肝硬化、肝细胞癌,给人类健康带来了极大危害。目前,没有疫苗研制成功,现有的HCV治疗药物普遍存在局限性,或者有一些药物没有发挥应有的作用。因此,开发新型、安全有效的抗HCV药物成为迫在眉睫的问题。NS5B蛋白是HCV复制的核心物质,具有RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp)功能。研发有效的NS5B抑制剂,从而阻断病毒的复制,成为许多科研机构及制药公司的研究热点,有一些NS5B抑制剂已进入临床实验阶段。

宫颈病变中双链RNA依赖的蛋白激酶与HPV感染的相关性

目的:通过检测双链RNA依赖的蛋白激酶(PKR)、人乳头瘤病毒(HPV)在宫颈病变组织中的表达,探讨PKR在宫颈病变发生发展中的意义及可能机制。方法:选择临床病历资料和病理资料完整的宫颈癌患者共37例、同期宫颈上皮内瘤样病变(CIN)Ⅰ～Ⅲ患者56例为研究对象,因子宫肌瘤等良性病变切除子宫的正常宫颈组织30例为对照。采用免疫组织化学SABC法检测PKR及HPV16/18E6的表达,分析二者与宫颈病变发生发展的关系。结果:宫颈癌组织中PKR表达阳性率为54.1%,高于CINⅢ,CINⅠ～Ⅱ组和正常宫颈组,差异有统计学意义(P<0.05);在宫颈癌组中PKR表达与HPV16/18E6表达存在负相关(r=-0.554,P<0.05);在CINⅢ组中PKR表达与HPV16/18E6表达存在正相关(r=0.480,P=0.032)。结论:PKR的异常表达在CINⅢ向宫颈癌发展过程中可能发挥主要作用,此外SABC法测定PKR和E6的表达有可能成为筛选子宫颈癌的早期指标。

细胞与病毒中的RNA依赖的RNA聚合酶

就细胞与病毒的RdRP的结构及其功能,以丙型肝炎病毒的NS5B蛋白和RNA干扰系统为例,介绍了RdRP的研究进展.

猪繁殖与呼吸综合征病毒RNA依赖的RNA聚合酶功能研究进展

猪繁殖与呼吸综合征(porcine reproductive and respiratory synd,rPoRmReS)是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRS virus,PRRSV)引起的一种重要猪病毒性传染病,其主要临床特征是母猪繁殖障碍和生长肥育猪呼吸系统疾病,给全球养猪业造成巨大损失。Nsp9是PRRSV的一种非结构蛋白,由于其RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRp)功能,在PRRSV的复制和毒力中发挥着重要作用。Nsp9序列高度保守,并包含T细胞表位,对未来疫苗的开发具有重要意义。Nsp9在PRRSV感染过程中,特别是基因组RNA复制和转录中,成为病毒与宿主蛋白相互作用的中心。本文就Nsp9在病毒遗传变异、病毒毒力、与其他病毒蛋白及宿主蛋白相互作用影响病毒复制、宿主免疫调节、抗病毒药物及疫苗研发等方面的研究进展进行综述。本综述可为PRRSV的防控提供新的思路和策略。

靶向流感病毒RNA依赖的RNA聚合酶的小分子抑制剂研究进展

流感病毒严重威胁人类的生命健康。由于流感病毒固有的高变异性,目前上市的抗流感病毒药物已出现临床耐药突变株。因此,亟需开发具有新靶标、新机制的抗流感药物。RNA依赖的RNA聚合酶直接负责病毒RNA的转录和复制,在病毒的生命周期中发挥关键作用,是抗流感药物的重要靶标。本文精选近十年典型研究实例,从药物化学角度总结了靶向流感病毒RNA依赖的RNA聚合酶抑制剂的研究进展,以期为研发抗流感病毒药物提供参考。

基于分子对接筛选宣肺败毒方和血必净注射液中抑制新型冠状病毒RNA依赖的RNA聚合酶的活性物质

目的:筛选宣肺败毒方和血必净注射液中抑制新型冠状病毒RNA依赖的RNA聚合酶(RNA Dependent RNA Polymerase,RdRp)的活性物质。方法:以新型冠状病毒RdRp作为分子对接的靶蛋白,使用AutoDockTools软件对其去水加氢。利用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)检索出宣肺败毒方和血必净注射液中的有效活性小分子化合物,将其导入Chem 3D中进行能量最小化,用AutoDockTools加氢、调节化学键,然后与处理后的RdRp在AutoDock Vina中进行分子对接。最后通过Pymol、Discovery Studio、Ligplot进行可视化处理。结果:从TCMSP中分别检索出宣肺败毒方活性成分230个、血必净注射液活性成分125个。通过分子对接技术筛选出19个与RdRp结合能低于-8.0 kcal/mol的化合物。经可视化处理发现,宣肺败毒方中的大黄素甲醚二葡萄糖苷和埃沃生物苷、血必净注射液中的丹参酚酸j可很好地作用于RdRp的活性口袋,且与RdRp形成传统氢键、碳氢键及疏水键等相互作用。结论:本研究从宣肺败毒方和血必净注射液中筛选出与核苷酸竞争性结合新型冠状病毒RdRp的小分子,为研发抗新型冠状病毒感染的特效药提供理论依据。

丙型肝炎病毒RNA依赖的RNA聚合酶在大肠杆菌中可溶性表达条件的优化

为了提高丙型肝炎病毒RNA依赖的RNA聚合酶蛋白(HCV-RdRp)在大肠杆菌中的可溶性表达,对影响蛋白可溶性表达水平的多种因素进行了优化。探讨了诱导时机、诱导温度及时间、诱导剂IPTG浓度等对重组蛋白可溶性表达的影响,筛选出了提高可溶表达该蛋白的最适条件。结果表明,在菌体密度OD600约为1.6时,加入终浓度为0.20 mmol/L的诱导剂IPTG,25℃下诱导表达16 h,可以获得最多的可溶性表达蛋白,获得了纯化较好并有特异性的HCV-RdRp重组蛋白,为建立其体外活性测定方法及抑制剂的筛选奠定了基础。

双链RNA依赖的蛋白激酶活性抑制剂对脓毒症小鼠器官损伤及炎症因子的影响

目的观察双链RNA依赖的蛋白激酶(PKR)抑制剂2-氨基嘌呤(2-AP)对盲肠结扎穿刺(CLP)的脓毒症模型小鼠器官损伤血浆炎症因子表达及死亡率的影响。方法无特异病原体(SPF)级C57BL/6小鼠40只,随机分为假手术(Sham)组、CLP组、2-AP组和CLP+2-AP组(n=10)。术后24 h收集外周血血清,进行丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、血肌酐(Cr)、血尿素氮(BUN)及炎症因子(IL-1β、IL-10和TNF-α)的检测;取肺组织进行病理检测;取外周血和腹腔灌洗液进行细菌清除率检测。另外取60只C57BL/6小鼠,按照上述分组(n=15)进行7 d生存率观察。组间计量资料比较采用独立样本t检验。结果CLP组和CLP+2-AP组小鼠肝损伤指标(ALT和AST水平)和肾损伤指标(Cr和BUN)均较Sham组显著升高(均P<0.001)。CLP+2-AP组ALT和AST水平均显著低于CLP组(t=27.88、11.33,均P<0.001);肾功能损伤指标方面,CLP+2-AP组Cr和BUN水平均较CLP组显著下降(t=11.02、7.15,均P<0.001)。与Sham组相比,CLP组血浆中促炎(IL-1β和TNF-α)及抑炎(IL-10)细胞因子水平均显著升高(均P<0.001);CLP+2-AP组小鼠血浆IL-1β和IL-10水平均显著降低(均P<0.001),而血浆TNF-α水平下降不明显(P=0.33)。Sham组小鼠7 d生存率为100%,CLP+2-AP组为13.3%,2-AP组为86.7%,CLP+2-AP组为20.0%。抑制PKR活化可轻微改善CLP模型小鼠7 d生存率趋势(Mantel-Cox检验分析,χ^2=0.0012,P=0.97)。结论在脓毒症小鼠模型中,抑制PKR活性可对降低血浆中炎症因子表达,减少血液和腹腔中细菌负荷,对器官损伤具有保护作用,提示抑制PKR活性在脓毒症治疗中具有应用潜力。