周德敏教授/張禮和院士課題組在抗RNA病毒藥物研究方面取得一系列進(jìn)展
? 五環(huán)三萜先導(dǎo)物調(diào)控流感病毒與宿主細(xì)胞識別的可能機(jī)制
國家重點(diǎn)實驗室周德敏教授/張禮和院士課題組在抗RNA病毒藥物研究方面取得了一系列突破，相關(guān)成果連續(xù)發(fā)表在藥物化學(xué)學(xué)科的代表性雜志上。由RNA病毒引起的包括流感、丙肝、艾滋病、SARS和埃博拉出血熱等傳染性疾病嚴(yán)重危害著人類的健康。然而RNA病毒基因復(fù)制具有高突變率，對傳統(tǒng)抑制病毒復(fù)制過程為主的抗病毒藥物較易產(chǎn)生耐藥性，也難產(chǎn)生有效疫苗，因此亟待在抗病毒藥物的作用機(jī)制上尋求突破。病毒進(jìn)入細(xì)胞的過程處于病毒復(fù)制的上游，由于涉及與突變率低的宿主細(xì)胞的相互作用，有可能構(gòu)成抗病毒藥物研發(fā)的新契機(jī)。
本課題組以流感病毒為研究對象，從自然界中廣泛存在的五環(huán)三萜出發(fā)，通過活性追蹤、先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)以及系統(tǒng)的構(gòu)效關(guān)系的研究等，發(fā)現(xiàn)乙酰化半乳糖齊墩果酸具有強(qiáng)于達(dá)菲的抗流感活性。機(jī)制研究表明該類三萜衍生物作用于流感病毒血凝素蛋白的唾液酸受體結(jié)合口袋，抑制了病毒膜蛋白與宿主細(xì)胞受體的相互作用，從而抑制流感病毒對宿主細(xì)胞的附著能力，進(jìn)而對H1N1、H3N2和達(dá)菲、金剛烷胺耐藥珠甚至B型流感等病毒表現(xiàn)出廣譜的抑制活性。更重要的是，此類先導(dǎo)物因阻斷了流感病毒感染宿主細(xì)胞的必經(jīng)通路，即使經(jīng)多代傳遞仍沒有表現(xiàn)出耐藥現(xiàn)象，揭示出五環(huán)三萜調(diào)控流感病毒與宿主細(xì)胞的識別能力以及作為新型抗流感藥物的廣闊前景。相關(guān)成果已經(jīng)申請國內(nèi)外專利，部分結(jié)果發(fā)表藥物化學(xué)領(lǐng)域的代表性雜志上（Yu MR, et al. J Med Chem 2014, DOI:?10.1021/jm5014067）。
此外，該課題組還以丙肝病毒為研究對象，以前期建立的熒光標(biāo)記病毒感染宿主細(xì)胞的“可視化”模型為基礎(chǔ)，從板藍(lán)根、川續(xù)斷等傳統(tǒng)抗病毒中藥中發(fā)現(xiàn)的三萜皂苷類化合物出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了活性好、溶解度大、無溶血副作用及成藥性強(qiáng)的刺囊酸三萜先導(dǎo)物。機(jī)制研究借助生物素標(biāo)記的刺囊酸小分子探針、免疫共沉淀、SPR、蛋白質(zhì)譜等現(xiàn)代分析手段，闡明該類先導(dǎo)物通過結(jié)合丙肝病毒的膜蛋白E2，抑制其與宿主CD81受體的相互作用，從而改變了丙肝病毒對宿主細(xì)胞的識別。相關(guān)成果也發(fā)表在藥物化學(xué)領(lǐng)域的代表性雜志上（Yu F, et al. J Med Chem 2013, 56, 4300；Wang H, et al. Eur J Med Chem 2013, 64, 160）。
基于五環(huán)三萜調(diào)控蛋白和蛋白的相互作用的潛能，該課題組進(jìn)一步優(yōu)化三萜結(jié)構(gòu)，從最初發(fā)現(xiàn)的先導(dǎo)物齊墩果酸（EC50 10 μM）、刺囊酸（EC50 1 μM）、刺囊酸二糖衍生物（EC50 0.3 μM），再到通過特殊連接臂構(gòu)成的刺囊酸二聚體（EC50 3 nM），活性提高了數(shù)千倍，是目前報道的針對丙肝病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞過程的活性最強(qiáng)抑制劑。將五環(huán)三萜與β-環(huán)糊精偶聯(lián)得到的共價物，其抗病毒活性也有較大的提高，相關(guān)結(jié)果也已發(fā)表 （Xiao SL, et al. ChemMedChem 2014, 9, 1060; Yu F, et al. Eur J Med Chem 2014, 77, 258）。另外，該課題組與葉敏教授課題組合作，發(fā)現(xiàn)甘草次酸類五環(huán)三萜衍生物同樣具有較好抑制流感病毒進(jìn)入細(xì)胞活性，研究結(jié)果發(fā)表在天然藥物化學(xué)領(lǐng)域的代表性雜志上（Song W, et al. J Nat Prod 2014, 77, 1632）。
這些研究成果表明，自然界廣泛存在的、具有調(diào)控多種病毒與宿主細(xì)胞識別的五環(huán)三萜有可能是自然界抗病毒進(jìn)化選擇的產(chǎn)物，反映了其天然的抵抗病毒進(jìn)入細(xì)胞的生源功能，對它的深入研究將有助于開發(fā)作用機(jī)制獨(dú)特的新型抗病毒藥物。此外，鑒于流感病毒唾液酸受體結(jié)合口袋的膚淺結(jié)構(gòu)特征，血凝素蛋白一直不被看好為藥物靶點(diǎn)，而五環(huán)三萜的疏水特性以及偶聯(lián)特定糖后帶來的特殊氫鍵，有可能構(gòu)成突破這一困境的重要分子，為抗病毒藥物研發(fā)帶來新的思路。該課題得到了科技部重大研究計劃（973）、多項國家自然科學(xué)基金、澳門科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金、北京大學(xué)九八五和北京大學(xué)-清華大學(xué)生命聯(lián)合中心的支持。
天然藥物及仿生藥物國家重點(diǎn)實驗室
五環(huán)三萜先導(dǎo)物調(diào)控流感病毒與宿主細(xì)胞識別的可能機(jī)制
國家重點(diǎn)實驗室周德敏教授/張禮和院士課題組在抗RNA病毒藥物研究方面取得了一系列突破，相關(guān)成果連續(xù)發(fā)表在藥物化學(xué)學(xué)科的代表性雜志上。由RNA病毒引起的包括流感、丙肝、艾滋病、SARS和埃博拉出血熱等傳染性疾病嚴(yán)重危害著人類的健康。然而RNA病毒基因復(fù)制具有高突變率，對傳統(tǒng)抑制病毒復(fù)制過程為主的抗病毒藥物較易產(chǎn)生耐藥性，也難產(chǎn)生有效疫苗，因此亟待在抗病毒藥物的作用機(jī)制上尋求突破。病毒進(jìn)入細(xì)胞的過程處于病毒復(fù)制的上游，由于涉及與突變率低的宿主細(xì)胞的相互作用，有可能構(gòu)成抗病毒藥物研發(fā)的新契機(jī)。
本課題組以流感病毒為研究對象，從自然界中廣泛存在的五環(huán)三萜出發(fā)，通過活性追蹤、先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)以及系統(tǒng)的構(gòu)效關(guān)系的研究等，發(fā)現(xiàn)乙?；肴樘驱R墩果酸具有強(qiáng)于達(dá)菲的抗流感活性。機(jī)制研究表明該類三萜衍生物作用于流感病毒血凝素蛋白的唾液酸受體結(jié)合口袋，抑制了病毒膜蛋白與宿主細(xì)胞受體的相互作用，從而抑制流感病毒對宿主細(xì)胞的附著能力，進(jìn)而對H1N1、H3N2和達(dá)菲、金剛烷胺耐藥珠甚至B型流感等病毒表現(xiàn)出廣譜的抑制活性。更重要的是，此類先導(dǎo)物因阻斷了流感病毒感染宿主細(xì)胞的必經(jīng)通路，即使經(jīng)多代傳遞仍沒有表現(xiàn)出耐藥現(xiàn)象，揭示出五環(huán)三萜調(diào)控流感病毒與宿主細(xì)胞的識別能力以及作為新型抗流感藥物的廣闊前景。相關(guān)成果已經(jīng)申請國內(nèi)外專利，部分結(jié)果發(fā)表藥物化學(xué)領(lǐng)域的代表性雜志上（Yu MR, et al. J Med Chem 2014, DOI:?10.1021/jm5014067）。
此外，該課題組還以丙肝病毒為研究對象，以前期建立的熒光標(biāo)記病毒感染宿主細(xì)胞的“可視化”模型為基礎(chǔ)，從板藍(lán)根、川續(xù)斷等傳統(tǒng)抗病毒中藥中發(fā)現(xiàn)的三萜皂苷類化合物出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了活性好、溶解度大、無溶血副作用及成藥性強(qiáng)的刺囊酸三萜先導(dǎo)物。機(jī)制研究借助生物素標(biāo)記的刺囊酸小分子探針、免疫共沉淀、SPR、蛋白質(zhì)譜等現(xiàn)代分析手段，闡明該類先導(dǎo)物通過結(jié)合丙肝病毒的膜蛋白E2，抑制其與宿主CD81受體的相互作用，從而改變了丙肝病毒對宿主細(xì)胞的識別。相關(guān)成果也發(fā)表在藥物化學(xué)領(lǐng)域的代表性雜志上（Yu F, et al. J Med Chem 2013, 56, 4300；Wang H, et al. Eur J Med Chem 2013, 64, 160）。
基于五環(huán)三萜調(diào)控蛋白和蛋白的相互作用的潛能，該課題組進(jìn)一步優(yōu)化三萜結(jié)構(gòu)，從最初發(fā)現(xiàn)的先導(dǎo)物齊墩果酸（EC50 10 μM）、刺囊酸（EC50 1 μM）、刺囊酸二糖衍生物（EC50 0.3 μM），再到通過特殊連接臂構(gòu)成的刺囊酸二聚體（EC50 3 nM），活性提高了數(shù)千倍，是目前報道的針對丙肝病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞過程的活性最強(qiáng)抑制劑。將五環(huán)三萜與β-環(huán)糊精偶聯(lián)得到的共價物，其抗病毒活性也有較大的提高，相關(guān)結(jié)果也已發(fā)表 （Xiao SL, et al. ChemMedChem 2014, 9, 1060; Yu F, et al. Eur J Med Chem 2014, 77, 258）。另外，該課題組與葉敏教授課題組合作，發(fā)現(xiàn)甘草次酸類五環(huán)三萜衍生物同樣具有較好抑制流感病毒進(jìn)入細(xì)胞活性，研究結(jié)果發(fā)表在天然藥物化學(xué)領(lǐng)域的代表性雜志上（Song W, et al. J Nat Prod 2014, 77, 1632）。
這些研究成果表明，自然界廣泛存在的、具有調(diào)控多種病毒與宿主細(xì)胞識別的五環(huán)三萜有可能是自然界抗病毒進(jìn)化選擇的產(chǎn)物，反映了其天然的抵抗病毒進(jìn)入細(xì)胞的生源功能，對它的深入研究將有助于開發(fā)作用機(jī)制獨(dú)特的新型抗病毒藥物。此外，鑒于流感病毒唾液酸受體結(jié)合口袋的膚淺結(jié)構(gòu)特征，血凝素蛋白一直不被看好為藥物靶點(diǎn)，而五環(huán)三萜的疏水特性以及偶聯(lián)特定糖后帶來的特殊氫鍵，有可能構(gòu)成突破這一困境的重要分子，為抗病毒藥物研發(fā)帶來新的思路。該課題得到了科技部重大研究計劃（973）、多項國家自然科學(xué)基金、澳門科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金、北京大學(xué)九八五和北京大學(xué)-清華大學(xué)生命聯(lián)合中心的支持。
天然藥物及仿生藥物國家重點(diǎn)實驗室
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