小分子化合物NC-2抗艾滋病毒与靶细胞融合的分子机制及结构优化

HIV entry inhibitors are a new generation of anti-AIDS drugs which developed in recent years. Non-peptide HIV entry inhibitors are very important branches in the future research..In our previous study, we found a new small-weight molecular compound, NC-2, can block the fusion of HIV with target cells, with IC50 of 2 μM, which based on the single-crystal data of VRC01 and gp120 co-crystallization published on Science, 2010, with silico virtual screening and virus activity screening.In this project, we will elucidate the mechanism of NC-2 inhibit the fusion of HIV virus with target cells by studying the binding effect of NC-2 with HIV envelope protein subunits gp120 and CD4 on the targeting cells, targeting cell co-receptor CXCR4 and CCR5, HIV envelope protein subunits gp41, and HIV fusion peptides. It will provide a foundation for application in AIDS control. We will optimize the structure of NC-2, study the structure-activity relationship and action mechanism in order to find a new HIV entry inhibitor drug.

HIV进入抑制剂是近年来发展起来的新一代抗艾滋病药，非肽类HIV进入抑制剂的研究成为未来研究的重要方向。.在前期的研究中，我们以2010年Science发表的VRC01与gp120共结晶的单晶数据为基础，以计算机虚拟筛选辅助活病毒活性测试的方法筛选到一个新的小分子化合物，NC-2，能阻断HIV与靶细胞的融合，抑制HIV进入靶细胞而抗HIV感染，其IC50为2μM。本项目通过研究在HIV与靶细胞融合过程中，NC-2对HIV包膜蛋白亚基gp120与靶细胞上CD4分子的结合影响，对靶细胞上辅助受体CXCR4和CCR5的活性，对HIV包膜蛋白亚基gp41活性，以及对HIV融合多肽影响的五个关键环节为内容，旨在阐明该小分子化合物抗HIV与靶细胞融合的分子机制，为其在艾滋病防治中的应用提供理论依据；同时对NC-2进行结构优化，研究构效关系及作用机制，旨在发现能够阻止HIV进入靶细胞的新型抗艾滋病药物。

艾滋病（Acquired immunodeficiency syndrome, AIDS）是由人类免疫缺陷病毒（HIV）感染引起的疾病，严重威胁人类的生存，对人口健康和社会经济的发展产生巨大的影响。艾滋病病毒的基因组比已知任何一种病毒基因都复杂，而且变化多样。到目前为止，依然没有一种疫苗可以付诸大规模使用。在今后相当长的一段时期内，发展安全有效的抗艾滋病药物，依然是当前艾滋病预防和治疗的重点。本项目主要做了以下三个方面的研究：.1、对NC-2抗HIV感染的作用机制进行了研究。结果表明，NC-2能抑制细胞-细胞融合，以及病毒-细胞融合，时间-过程实验进一步确认NC-2作用于HIV感染的进入阶段，且特异性地作用于HIV的包膜蛋白，作用于HIV的进入阶段。进一步体外机理研究表明，NC-2能抑制HIV-1 gp120与CD4的结合，但不能抑制gp41六螺旋束结构的形成。说明NC-2可能是通过抑制HIV-1 gp120与CD4的结合，从而具有抑制HIV感染的作用。.2、对NC-2进行了结构改造及优化，合成了2个系列的类似物，对合成的化合物进行了结构表征。并在假病毒、病毒水平上对所合成的化合物进行抗HIV感染活性检测，其中化合物7b、7c与12r有较好的抑制HIV-1JRFL假病毒感染的活性，其IC50分别为：21.36±0.78 µM，15.14±6.27 µM和11.32±2.57 µM。.3、具有AIEE性质的化合物合成及应用于抗HIV感染检测研究.文献报道，当人类精液发生淀粉样纤维化时，会增强其HIV感染活性。我们设计了一类具有AIEE性质的化合物，测试了其聚集诱导发光的光学性质。有可能应用于精液发生淀粉样纤维化的检测。通过化学合成，共合成化合物37个。其中化合物24a荧光量子产率为37%。针对其AIEE性质应用于精液发生淀粉样纤维化的检测实验正在进行中。.通过本项目的研究，阐明了NC-2这一新的HIV进入抑制剂的分子机制，为NC-2在艾滋病防治中的应用提供理论依据。对先导物NC-2进行结构改造，并进行构效关系和作用机制研究，旨在发现活性更好，毒性更低的小分子HIV进入抑制剂。对于寻找新的对HIV病毒有广谱抑制活性的小分子化合物也具有指导意义。