靛红类双功能抑制剂:调控SARS-3CL蛋白酶聚集状态与活性(英文)

1-(2-萘甲基)靛红-5-甲酰胺类化合物通过与底物口袋结合来抑制SARS-3CL蛋白酶的活性,而SARS-3CL蛋白酶自身的N端8肽是作用于蛋白二聚界面的抑制剂.本文设计同时占据SARS-3CL蛋白酶底物口袋和二聚界面的双功能抑制剂,通过固相多肽合成方法制备由1-(2-萘甲基)靛红-5-甲酸和N端8肽组成的化合物,得到不同长度连接链的6个目标产物.用显色底物方法测定化合物对SARS-3CL蛋白酶的抑制活性,其中化合物3的活性最高,IC50值(半抑制率)为3.8μmol·L-1,连接偶数甘氨酸的活性明显要好于连接奇数甘氨酸的化合物.用超速离心沉降速率方法研究了化合物3对SARS-3CL蛋白酶聚集状态与活性的调控作用,其同时具有诱导与抑制二聚的双重能力,综合调控结果是抑制SARS-3CL蛋白酶的二聚.这项研究给应用合成的化合物研究酶活性调节机制提供了一个示例.

新型SARS-CoⅤ 3CL蛋白酶荧光多肽底物的设计、制备及其酶动力学研究

以邻氨基苯甲酸(Abz)为荧光发射基团、2,4-二硝基苯基乙二胺(Eddnp)为荧光猝灭基团,设计合成了SARS-CoⅤ3CL蛋白酶的新型荧光多肽底物:H2N-E(Eddnp)STLQSGLK(Abz)-CONH2.用液相色谱-质谱(LC-MS)联用技术进行了表征,表明该多肽底物能被SARS-CoⅤ3CL蛋白酶识别,并在QS之间被专一性酶解.另外,利用该多肽底物的荧光共振能量转移(FRET)特性,对SARS-CoⅤ3CL蛋白酶的酶解动力学性质进行了研究,结果表明,此荧光多肽底物可以作为荧光探针,应用于SARS-CoⅤ3CL蛋白酶活性的测定及其抑制剂的筛选.

SARS冠状病毒3CL蛋白酶及其抑制剂的理论研究

应用AutoDock程序将SARS冠状病毒3CL蛋白酶及其抑制剂配体和受体进行了对接,并用InsightⅡ中的Discover3模块进行了分子动力学模拟,分析了蛋白酶活性口袋的形状,讨论了其亚基的氢键、静电、疏水等相互作用,为进一步设计药物提供了重要的参考信息.

非肽类SARS冠状病毒3CL蛋白酶抑制剂的设计与活性表征

SARS冠状病毒3CL蛋白酶是SARS病毒复制过程中的主要蛋白酶,针对其开展药物设计有望得到有效的抗SARS病毒药物.本文基于SARS冠状病毒3CL蛋白酶的三维结构,对现有化学试剂及临床用药数据库进行虚拟筛选,选出可能对SARS冠状病毒3CL蛋白酶有抑制的非肽化合物进行初步活性测试,并研究了已知的人鼻病毒3C蛋白酶抑制剂对SARS冠状病毒3CL蛋白酶的活性,合成了两种母环的衍生物,得到靛红和哌嗪两类SARS冠状病毒3CL蛋白酶的抑制剂,其中一个靛红类化合物的IC50为0.76μmol·L-1;而抗组胺药哌嗪类化合物对SARS冠状病毒3CL蛋白酶及细胞培育的SARS病毒的抑制作用,提示了老药可以开发出新的用途.

SARS 3CL蛋白酶同源二聚化与底物结合互为别构调控因素

研究了严重急性呼吸系统综合症(SARS)冠状病毒3C-Like蛋白酶(3CLpro)在存在底物或抑制剂时的二聚体形成情况.通过测定酶活性随酶浓度的变化,拟合出在底物存在下酶二聚体的解离常数约为0.94μmol·L-1,小于纯蛋白酶的二聚体解离常数(14.0μmol·L-1),表明底物对二聚体的形成具有增强作用.选用与底物具有类似结合方式的靛红类抑制剂N-萘甲基靛红-5-甲酰胺(5f),利用超速离心沉降速率方法定量测定了SARS 3CL蛋白酶单体和二聚体在不同浓度5f时的含量,发现5f同样具有诱导二聚体形成的能力.在3μmol·L-1蛋白酶浓度下测定得到诱导二聚的EC50值(半数有效浓度)约为1μmol·L-1,说明二聚体中只有一个单体与抑制剂结合.研究结果表明,随着底物浓度的升高,SARS 3CL蛋白酶会形成更多的二聚体,而二聚体含量的提高又反过来提高酶的活性,这种双向别构调控机制有可能是病毒用来调控多聚蛋白水解速率和组装时机的一种方法.

静电和疏水效应对SARS冠状病毒3CL蛋白酶二聚体稳定性的影响

从 TGEV 3 CL蛋白酶二聚体结构出发 ,研究了 TGEV 3 CL蛋白酶二聚体单体之间的静电和疏水相互作用 .蛋白质的静电相互作用通过有限差分方法求解 Poisson-Boltzmann方程得到 ,疏水相互作用通过分析溶剂可及性表面模型得到 .考察了不同 p H值对 SARS3 CL蛋白酶二聚体静电和疏水相互作用的影响 ,在p H=5 .5～ 8.5时 ,二聚体静电相互作用能、静电去溶剂化能和疏水自由能都具有较小的数值 ,表明在该条件下静电和疏水相互作用有利于二聚体的稳定存在 .由于 SARS 3 CL蛋白酶活性模式为二聚体 ,因此 ,在该p H值范围内 ,有利于蛋白酶保持活性 .在 p H=7.0条件下 ,蛋白酶单体之间具有最强的静电和疏水相互作用 ,从而使蛋白酶具有最强的活性 ,这与实验结果相一致 .p H值对静电去溶剂化能的影响大于疏水自由能 ,表明静电作用是造成强酸或强碱条件下二聚体不能稳定存在的主要原因 .

感冒229E病毒3CL蛋白酶抑制剂金丝桃苷衍生物的合成及其构效关系研究

目的寻找作为感冒229E抗原型冠状病毒3CL蛋白酶抑制剂的新化学结构。方法运用分子对接方法在ACD化合物库中发现天然产物金丝桃苷是潜在的新型抑制剂,借助分子模拟的方法进行结构改造,设计并合成了5个金丝桃苷衍生物,采用表面等离子共振(SPR)法测试这些化合物与该蛋白酶的结合能力。结果与结论衍生物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ与蛋白酶的结合能力比原天然产物Ⅰ提高了3倍以上,它们的结合构象也明显不同于Ⅰ与SARS病毒3CL蛋白酶的结合构象。这些结合模式的差异为设计选择性更好的感冒病毒3CL蛋白酶抑制剂提供了有益的参考信息。将计算机辅助药物分子设计、有机合成和生物活性测试有机地结合起来,是发现和设计感冒229E型病毒3CL蛋白酶新型选择性抑制剂的有效途径。

新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制剂研究进展

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是继2003-SARS和2012-MERS之后又一高传染性、高致病性的冠状病毒肺炎,对人类健康、社会稳定和经济发展构成了严重威胁。在新冠病毒的众多靶点中,3CL蛋白酶(3CL^(pro)、3C样蛋白酶,也称作主要蛋白酶M pro)由于在子代病毒的复制和转录过程中极其关键的作用而备受研究人员的关注。3CL蛋白酶在多种冠状病毒及新冠病毒变异株中具有高度的结构相似性和保守性,是冠状病毒靶向药物研发最具吸引力的靶标之一。目前,国内外医药公司和科研机构针对此靶点进行了大量的药物研究开发。本研究针对已上市及处于临床试验阶段的3CL蛋白酶抑制剂进行分类总结,重点对构效关系进行探讨,并对其临床试验阶段的有效性及安全性等进行详细介绍;在总结天然产物来源的3CL蛋白酶抑制剂的基础上,大量研究和实验数据表明天然产物具有潜在的抗新冠病毒活性,但其有效性和安全性均需进一步研究验证。同时,将本课题组3CL蛋白酶抑制剂及蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)研发工作的代表性成果首次予以披露,以期为开发安全高效的抗新冠病毒感染药物提供参考。

3C和3CL蛋白酶及广谱抑制剂的研究进展

小RNA病毒和冠状病毒属于单正链RNA病毒,其家族中的病原体易导致手足口病、心肌炎、普通感冒以及严重的呼吸道和肠道疾病。3C和3CL蛋白酶都属于半胱氨酸蛋白酶,底物结合位点高度保守且具有相似的催化机制,是催化单正链RNA病毒前体蛋白裂解的关键蛋白酶,对病毒的复制有重要作用。人体中没有与其相似的蛋白酶,是目前广谱抗单正链RNA病毒研究的重要靶点。利用3C和3CL蛋白酶结构的相同点,成功发现了具有广谱作用的蛋白酶抑制剂。本文简要概述3C和3CL蛋白酶的结构、功能和广谱抑制剂的研究进展,并简要阐释抑制剂的作用机制,对该类酶的广谱抑制剂研究和相关病毒的治疗具有指导意义。

SARS冠状病毒半胱氨酸蛋白酶3CL^(pro)的克隆表达及分离纯化(英文)

SARS(严重急性呼吸综合征)是由一种新型的人类冠状病毒引起的。由于SARS冠状病毒3CL蛋白酶在病毒的复制翻译中起关键作用,所以成为抗SARS药物设计的关键靶标之一。该研究中,利用以pET28a为载体的高效原核表达系统,克隆表达出SARS冠状病毒3CL蛋白酶,然后由NTA-Ni2+亲和层析柱对表达的蛋白进行分离纯化。3CL蛋白酶在大肠杆菌表达系统中的成功表达为今后进一步筛选抗SARS病毒药物奠定基础。

丝氨酸及苯基异丝氨酸类SARS病毒3CL蛋白酶抑制剂HQSAR研究及分子设计

采用分子全息定量构效关系(Holographic Quentitative Structure-Activity Ralationship,HQSAR)方法,研究了40个丝氨酸及苯基异丝氨酸类SARS-CoV 3CL蛋白酶抑制剂的构效关系,探讨了分子碎片大小、碎片区分参数及全息长度对模型质量的影响.利用偏最小二乘法建立了一个以30个化合物为训练集的最优模型,其交叉验证相关系数q^(2)为0.604,非交叉验证相关系数r^(2)为0.904,标准偏差SEE为0.125;使用该模型对由9个化合物组成的测试集进行预测,其预测相关系数r^(2) pred为0.723,表明该模型具有良好的预测能力及拟合能力.利用HQSAR色码图探讨了分子中不同结构片段对活性的贡献,在此基础上根据最优HQSAR模型设计了一组具有良好预测活性的苯基异丝氨酸类3CL蛋白酶抑制剂,为新型SARS-CoV 3CL蛋白酶抑制剂的设计和优化提供了参考,也为研发治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的3CL蛋白酶抑制剂提供借鉴.

SARS冠状病毒3CL蛋白酶多克隆抗体的制备及纯化

SARS病毒(SARS-CoV)3CL蛋白酶在病毒的复制过程中起到关键作用,是抗病毒药物设计的重要靶标。本工作用在大肠杆菌中表达并纯化的SARS-CoV 3CL蛋白酶免疫新西兰大耳兔,获得了多克隆抗体血清;利用抗原偶联柱对血清进行了亲和纯化。SDS-PAGE以及Western-Blot结果显示纯化后的抗体纯度较高,特异性较强,为免疫学方法检测SARS-CoV 3CL在宿主细胞内的活动打下了基础。

静电和疏水效应对TGEV主蛋白酶二聚体稳定性的影响

从TGEV 3CL蛋白酶二聚体结构出发,研究了TGEV 3CL蛋白酶二聚体单体之间的静电和疏水相互作用.蛋白质的静电相互作用通过有限差分方法求解Poisson-Boltzmann方程得到,疏水相互作用通过分析溶剂可及性表面模型得到.考察了不同pH值对TGEV 3CL蛋白酶二聚体静电和疏水相互作用的影响,在pH值为5.5-8.5时,二聚体静电相互作用能、静电去溶剂化能和疏水自由能都较小,表明在该条件下静电和疏水相互作用有利于二聚体的稳定存在,这符合实验结晶所需条件.pH值对静电去溶剂化能的影响大于疏水自由能,表明静电作用是造成强酸或强碱条件下二聚体不能稳定存在的主要原因.

中药活性成分中新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制剂的消息传递机制神经网络虚拟筛选

目的在新型冠状病毒感染尚无特效药的情况下,根据潜在的治疗靶点,从中药活性成分中筛选出先导化合物为药物研发、中药组方等提供理论线索。方法构建消息传递机制神经网络(message passing neural networks,MPNN)模型,以化合物描述符SMILES码为输入,以化合物对新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制活性为输出,利用开源数据对模型进行训练和优化。结果用优化后的模型从186味清热解毒中药所含的3863个活性成分中筛选出101个潜在的抑制剂。其中龙胆素、桑辛素C、5-羟基-4-氧代戊酸甲酯等化合物预测活性较高,黄芩、苍耳子、昆布、芫荽、紫苏等中药含有的潜在抑制剂数量较多。结论使用MPNN模型虚拟筛选出的抑制剂中约1/5已被其他的研究报道验证有效,证明了MPNN模型虚拟筛选结果的可靠性。此外,优化的神经网络模型微调后可用于分子其他属性的预测,在药物虚拟筛选领域有着广泛的应用前景。

基于专利的全球抗冠状病毒的3CL蛋白酶抑制剂研发情况分析

3CL蛋白酶抑制剂为当前抗冠状病毒药物的研究热点,对其专利信息的分析有助于此类药物的研发和创新。本文运用专利情报分析方法依据检索得到的全球抗冠状病毒的3CL蛋白酶抑制剂相关技术的专利数据,对3CL蛋白酶抑制剂相关专利的申请趋势、专利区域分布状况、重要申请人、专利技术主题以及重点药物研发进展等因素进行了分析,梳理了相关专利技术的发展动态,有助于国内制药企业在此基础上进行创新和提早进行专利战略布局。

3CL蛋白酶抑制剂在抗新型冠状病毒领域的专利申请状况分析

3CL蛋白酶是抗新型冠状病毒(SARS-CoV-2)药物研发的理想靶点,本文对3CL蛋白酶抑制剂在抗SARS-CoV-2领域的专利申请状况进行分析,重点分析了涉及SARS-CoV-23CL蛋白酶抑制剂的专利申请时间分布、重点申请人情况以及重点产品专利申请情况等,反映该类药物全球专利布局格局,揭示我国在该类药物研发上的特点和壁垒,为我国药物研发攻关以及宏观决策提供支撑。结合专利分析结果建议我国申请人基于中医药资源拓展研发思路,同时注重海外专利布局,加快产学研深度融合。

冠状病毒3CL蛋白酶活性调控机制及抑制剂研究

由冠状病毒感染引发的全球性疫情对人类健康造成了巨大威胁,时至今日尚未有特效的治疗药物或疫苗问世,因此开发具有临床应用价值的抗冠状病毒药物刻不容缓. 3CL蛋白酶在冠状病毒的复制过程中起关键作用,其序列具有高度保守性,是进行抗冠状病毒药物设计的关键靶标.本文围绕SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2 3CL蛋白酶的结构与功能关系、已报道抑制剂的结构类型与活性及可能的作用机制进行归纳总结,探讨3CL蛋白酶抑制剂研发的新方向,为抗新型冠状病毒药物研发提供参考.

中医药来源2019新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制剂的筛选

目的:构建2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)3CL蛋白酶的高通量筛选体系,并利用该体系对180种中药提取物进行筛选。方法:针对SARS-CoV-23CL蛋白酶进行原核表达和纯化,进而建立基于荧光能量共振转移技术的SARS-CoV-23CL抑制剂高通量筛选体系。利用该体系对180种中药提取物进行筛选,并验证活性组分的量效关系。结果:本研究成功构建了SARS-CoV-23CL蛋白酶的高通量筛选体系,并筛选得到5种中药提取物(半枝莲乙酸乙酯部位、防风石油醚部位、紫苏叶环己烷部位、紫苏梗环己烷部位以及紫苏梗乙酸乙酯部位)具有3CL蛋白酶的抑制活性,其半数抑制浓度分别为30.03、20.00、18.34、25.04、18.48μg/mL。结论:该体系可以应用于3CL蛋白酶抑制剂的筛选,为新药研发提供了有力的工具。同时,5种活性提取物为筛选抗SARS-CoV-2活性成分提供了依据。

临床阶段及已批准上市新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制剂的研究进展

2019年出现的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)导致了一场席卷全球的大流行疾病,截止2022年底,全球新冠感染病例超过6.7亿,死亡病例已经超过700万,对社会和经济造成了巨大损失。尽管在前期的临床研发过程中,疫苗技术率先用于临床并实现全球范围内的接种,为预防病毒提供了免疫屏障;但新型冠状病毒变异能力强,亟需针对潜在的病毒变异开发更加有效的治疗药物。SARS-CoV-2的3CL蛋白酶(3CLpro),因其在病毒生命周期中的重要性及其在不同冠状病毒中的高度保守性,已成为临床药物开发极具吸引力的靶点。截止2023年初,以3CLpro为靶点的抑制剂已有多个进入临床阶段或已批准上市。本文主要针对已经进入临床阶段和已经上市的新型冠状病毒3CLpro抑制剂进行分类总结,为未来针对冠状病毒抑制剂的研发和降低疫情风险提供一定的理论借鉴。