抑制病毒丝氨酸蛋白酶活性分子的设计、合成和生物活性的研究

流行性乙型脑炎病毒和登革热病毒同属黄病毒属，作为我国法定乙类传染病的病原体，其引起的传染病患者死亡率高。由于目前缺少有针对性的抗病毒药物对流行性乙型脑炎和登革热进行有效临床治疗，创新药物的研制对这两种传染病的治疗具有重大意义。病毒的丝氨酸蛋白酶和病毒的整个生命周期有着密切的关系，在病毒复制中起着关键作用，是抗病毒药物研究的重要靶标之一。本项目在前期工作基础上，对抑制流行性乙型脑炎病毒和登革热毒病毒丝氨酸蛋白酶酶催化作用的活性分子进行化学生物学、及比较生物学的研究，揭示活性小分子与靶标大分子间的相互作用机理，阐述活性分子与靶标的结合模式，探索靶标的生物特异性，建立与优化药效团模型，进一步找到高活性的先导化合物，为抗病毒有自主知识产权创新药物的研制提供坚实的化学理论和实践基础。

本项目主要针对黄病毒属病毒丝氨酸蛋白酶，开展了小分子抑制剂的设计、合成与活性筛选研究。黄病毒属病毒包括登革热病毒、西尼罗病毒、乙型脑炎病毒等一系列人类致病病原体；病毒丝氨酸蛋白酶是病毒复制的关键蛋白。本项目基于前期工作基础，通过结构导向的药物分子设计，设计、合成两大系列小分子抑制剂：1）N端修饰及P2位侧链修饰的三肽醛类小分子抑制剂-生物活性研究表明该系列化合物具有良好的丝氨酸蛋白酶抑制活性，优化了三肽醛类小分子抑制剂的药效团模型，揭示了登革热病毒与西尼罗病毒丝氨酸蛋白酶之间的异同（登革热病毒丝氨酸蛋白酶具有一个较小的S2空腔）。 2）具有自主知识产权的环肽类丝氨酸蛋白酶抑制剂-生物活性结果显示环肽类抑制剂III不仅具有良好的酶水平上的抑制活性，而且可以穿透细胞膜，在细胞水平上有效抑制登革热病毒的转录复制，从而成功地解决了线性拟肽类小分子抑制剂的细胞膜穿透性差的缺陷。项目研究结果深化了黄病毒丝氨酸蛋白酶与小分子抑制剂相互作用机制的认识，有效解决了类肽抑制剂穿膜问题，为抗病毒有自主知识产权创新药物的研制提供坚实的化学理论和实践基础。项目执行过程中手足口病在我国多次爆发，对我国人民群众健康造成重大威胁，基于课题组在蛋白酶领域的研究基础，本项目迅速针对引起手足口病的主要病原体肠病毒71 （EV71）的关键蛋白3C蛋白酶进行了深入的研究，利用结构生物学、化学生物学和计算机手段，以3C蛋白酶为靶点进行了具有创新性小分子抑制剂的设计与合成，取得了重要的研究进展，为发展治疗手足口病的有效治疗药物打下了良好基础。同时，本项目研究建立了一个在线SPE-HPLC药物动力学分析体系，有效地实现了样品处理的自动化，发展了快速、准确、高效的药物分析方法，为先导化合物的药物动力学评价提供了有力的技术平台。到目前为止，本研究已经发表论文4篇，申报专利7项，培养博士生2人，硕士生5人。