新型流感病毒血凝素抑制剂的发现

2020-04-30 10:25:45 来源:源资信息科技(上海)有限公司

新闻摘要:本次案例分享给大家介绍一个甲型流感病毒抑制剂的发现过程。甲型流感病毒对人类健康产生着巨大的危害,病毒表面的两种蛋白(血凝素、神经氨酸酶)导致其有多种亚型,易发生变异。因此,寻求新型抗流感药物就变得十分迫切。

1. 研究背景

流感病毒引起的季节性流感给人们的健康和社会的经济造成巨大的影响。目前,只有两类抗流感药物用于防治流感病毒感染,分别为:M2离子通道抑制剂和神经氨酸酶抑制剂。但是其中多种药物都有耐药性的病毒株不断出现。因此,新型流感病毒抑制剂的发现仍是首要任务。

研究者已经发现多个抑制流感病毒的靶点,其中流感病毒包膜糖蛋白血凝素(HA)是极具吸引力的靶点。HA是流感病毒的主要表面抗原之一,在病毒吸附、融合、进入细胞的过程中起着关键作用。它主要表现出两种作用:(1)流感病毒依靠HA结合在靶细胞含唾液酸的受体上;(2)HA参与膜融合过程,使病毒核衣壳进入细胞质而引起感染。并且流感的反复流行与HA结构及其抗原性的改变密切有关。因此,作为启动病毒生命周期的HA,是一个开发抗流感药物十分有前景的靶点。


2. 筛选流程

图1 筛选流程


研究选择对HA有抑制活性的化合物stachyflin为提问结构筛选Namiki数据库。依次进行形状相似性筛选、静电相似性筛选,然后对筛选命中的化合物进行生物活性测定,最后确定了2个抑制活性较好的结构新颖的化合物。


3. 研究结果

3.1 对接模式研究

研究对野生型蛋白血凝素(PDB_ID:1RD8)进行了动力学模拟。并与残基突变(K51R、K121E)以后的突变蛋白1,残基突变(V176I、K51R、K121E)以后的突变蛋白2,残基突变(V176I、K51R)以后的突变蛋白3的动力学结果进行比较,以及对接模式比对。发现化合物stachyflin与野生型HA的结合亲和力最高,并且与残基Phe37、Phe110、Leu113形成疏水相互作用,也与残基Asn114、Asn117形成氢键相互作用(图2)。

图2 stachyflin结构与靶标蛋白的相互作用图


3.2 筛选结果

选择有抑制剂活性的化合物stachyflin作为提问结构,进行一系列筛选。首先基于化合物stachyflin的三维形状进行形状相似性筛选,筛选到形状相似性值大于0.75的5000个化合物。接着进行静电相似性筛选,得到静电相似性在033~0.38的8个化合物(表1)。虚拟筛选命中的8个化合物分子量都在304~341之间,符合成药规则。研究将命中化合物与stachyflin进行了叠合,发现化合物4的甲基苯甲酸甲酯和化合物stachyflin的D环、E环叠合,化合物5的噻吩并嘧啶基团和化合物stachyflin的D环、E环叠合,另一个噻吩环与A环对应。命中化合物与提问结构在三维形状上保持着较高相似性,各个基团也能较好的对应化合物stachyflin的5个环结构。该计算结果表明命中的化合物可能对靶标HA有较好的抑制率。


3.3 生物活性测定

研究对命中的8个化合物进行了抑制流感病毒细胞的活性测定实验,发现化合物4和5表现出显著的抗病毒活性(EC50<5mM),并且无细胞毒性。虽然化合物2的抑制活性也较好,但是实验过程中表现出了细胞毒性。研究将化合物4和5对接到靶标HA中,发现这两个化合物的结合模式与stachyflin相似,可能会表现出相似的抑制活性。

表1 命中化合物的结构及活性测定结果


4. 结论

本研究对HA蛋白及突变蛋白进行了分子动力学模拟研究,探究了抑制剂stachyflin与HA蛋白的相互作用机理。并基于stachyflin结构进行了形状相似性筛选、静电相似性筛选,命中8个和stachyflin形状、静电性质相似的化合物。最后对命中化合物进行了抗流感病毒细胞的实验,发现有两个化合物表现出较好的抑制活性,且无细胞毒性。研究继续对命中的两个化合物进行结构改造,合成了一系列衍生物。从命中化合物的衍生物中也发现了几个抑制活性较好的结构。这些抑制活性较好的化合物可以作为抗流感病毒的新型抑制剂进行后期研究,期望可以发展成理想的流感药物。


使用模块:ROCS、EON


参考文献

1. Yanagita H , Yamamoto N , Fuji H , et al. Mechanism of Drug Resistance of Hemagglutinin of Influenza Virus and Potent Scaffolds Inhibiting Its Function[J]. ACS CHEMICAL BIOLOGY, 2012, 7(3):552-562.


【责任编辑:(Top) 返回页面顶端
Copyright © 2008 - 2020 Tri-ibiotech.com All Right Reserved. | 备案许可证: 沪ICP备11020704.