Vif为靶点的抗HIV-1药物先导结构的发现与优化

Vif蛋白对于HIV-1病毒在人体细胞内的存在和形成持续感染起着至关重要的作用，本项目旨在发现以Vif为靶点的药物先导结构。研究内容包括：1）以同源模建的Vif蛋白及Vif-ElonginB-ElonginC复合物结构模型为基础进行小分子化合物的虚拟筛选，获得对Vif功能具有抑制作用的活性化合物；2）借助于计算机辅助设计策略对活性化合物进行结构优化，以提高化合物的活性，与此同时发展化合物合成方法，优化合成工艺；3）在分子水平与细胞水平评价化合物的活性，如采用ELISA和SPR考察化合物对复合物蛋白之间相互作用的影响及与靶蛋白的结合行为，在细胞水平评价化合物对APOBEC3G表达的影响及对HIV-1感染性的抑制作用等。通过本研究，将对Vif蛋白的作用机制有一个更清晰的认识，并有望获得活性高、特异性强的以阻断Vif蛋白功能为目的的新一类抗HIV-1药物先导结构。

本课题从虚拟筛选得到的先导化合物VEC-5出发，开展了系统的结构改造，设计并合成了具有全新结构的VEC-5衍生物200余个。其中大部分化合物为中氮茚类化合物，此类化合物的合成关键是中氮茚环的构建，我们采用吡啶季铵盐与炔试剂通过[1,3]偶极环加成的方法构建中氮茚环，进而合成得到目标化合物。对所合成的所有化合物进行了药理活性初筛，初筛结果显示大量的化合物活性优于先导化合物。尔后，从初筛结果较好的化合物中挑选了28个具有代表性结构的化合物进行了抗病毒活性测试及细胞毒性测试，结果显示IC50介于10-50 μM的化合物13个，50-100 μM的化合物9个，大于100 μM 的化合物6个。活性最高的化合物 IC50 为11.0 μM，活性比先导化合物提高了2倍多；另有5个化合物IC50 在20 μM 左右，且结构与VEC-5有显著差别，这些研究结果及所总结的构效关系，为新型抑制剂的设计提供了非常有益的信息。为了确证VEC-5的作用靶点，进一步指导化合物的改造工作，本课题还设计并合成了VEC-5的光亲和标记探针分子3个，相关光亲和标记研究仍在进行中。作用机制研究结果表明，VEC-5只有在A3G阳性细胞中才能抑制病毒的复制，免疫共沉淀以及进一步揭示VEC-5的抗VIF活性来源于其阻断了VIF与ElonginC的结合。这些发现进一步支持了抑制VIF活性可提高A3G抗病毒活性的观点，也提示VIF-ElonginC结合区是设计小分子抗HIV-1药物的一个新靶点。