近日，高致病性病毒與生物安全全國重點實驗室藍(lán)柯/吳叔文研究組和周海兵研究組開展合作，在腸道病毒廣譜抗病毒藥物的設(shè)計與開發(fā)上取得重要進展，研究成果發(fā)表于Journal of Medicinal Chemistry，題為“Identification of Novel Amino Acid-based PROTACs Exhibiting Broad-spectrum Antiviral Activity against Enteroviruses”。該研究通過創(chuàng)新性地應(yīng)用氨基酸介導(dǎo)的靶向蛋白降解（AATacs）技術(shù)，成功開發(fā)出一種針對腸道病毒3D聚合酶（3Dpol）的高效降解劑。

腸道病毒71型（EV-A71）是引起手足口病（HFMD）的主要病原體之一，嚴(yán)重時可導(dǎo)致腦炎、心肌炎等危及生命的并發(fā)癥。雖然目前已有針對EV-A71的滅活疫苗上市，但因其對不同基因型病毒缺乏交叉保護力，且臨床上尚無批準(zhǔn)使用的靶向抗病毒藥物，開發(fā)廣譜、低毒的抗腸道病毒藥物具有迫切的臨床需求。

針對這一挑戰(zhàn)，研究團隊聚焦于新興的靶向蛋白降解（TPD）技術(shù)。傳統(tǒng)的PROTACs技術(shù)雖能降解靶蛋白，但往往因分子量過大導(dǎo)致細(xì)胞滲透性差，此外還存在脫靶毒性、Hook效應(yīng)、E3連接酶依賴性強、適用靶點受限及藥代動力學(xué)不佳等問題。研究團隊創(chuàng)新性地提出并采用了一種新型的“氨基酸降解劑（AATacs）”策略。不同于傳統(tǒng)的PROTACs，AATacs 通過偶聯(lián)堿性或疏水性氨基酸，直接“劫持”宿主細(xì)胞內(nèi)源性的E3泛素連接酶發(fā)揮功能。該策略模擬細(xì)胞內(nèi)天然的“N-端法則（N-end rule）”降解途徑，利用小分子量的氨基酸殘基作為降解信號（N-degron），引導(dǎo)宿主細(xì)胞的E3泛素連接酶識別并降解病毒關(guān)鍵蛋白。

在前期研究中，研究團隊通過高通量篩選，鑒定出一種具有廣譜抗腸道病毒活性的酰硫脲類小分子抑制劑AcTU。隨后，團隊針對該骨架開展了深入的構(gòu)效關(guān)系（SAR）分析。研究發(fā)現(xiàn)，酰硫脲骨架左側(cè)的叔丁基對維持抗病毒活性至關(guān)重要，任何結(jié)構(gòu)改動都會導(dǎo)致藥效顯著下降；而骨架右側(cè)的苯胺/氨基區(qū)域則展現(xiàn)出較好的修飾耐受性，且處于蛋白結(jié)合口袋的溶劑暴露區(qū)?；谶@一發(fā)現(xiàn)，研究人員鎖定右側(cè)區(qū)域作為理想的連接位點，通過不同長度的烷基鏈引入賴氨酸和色氨酸（作為人工N-端降解信號），設(shè)計并合成了14個AATacs?；螂孱惢衔铩嶒灲Y(jié)果顯示，候選化合物N-6在保持原有核心骨架抗病毒活性的同時，表現(xiàn)出了卓越的靶向降解效率。

機理研究發(fā)現(xiàn)，化合物N-6不僅具有極高的3D聚合酶親和力和選擇性，還能同時利用宿主細(xì)胞的泛素-蛋白酶體和自噬-溶酶體兩條途徑，實現(xiàn)對EV-A71 3D聚合酶的“雙重降解”，從而徹底阻斷病毒的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制過程。更重要的是，N-6展現(xiàn)出顯著的廣譜抗病毒潛力，對柯薩奇病毒CV-A16、CV-B1、CV-A21以及腸道病毒EV-D68均具有強效抑制作用。動物實驗也進一步證實了N-6在體內(nèi)能有效抑制病毒復(fù)制，成功使60%的受感染小鼠免于死亡，有效減輕了組織損傷，且初步表現(xiàn)出良好的安全性。盡管成藥性研究提示N-6在吸收效率與代謝穩(wěn)定性方面仍有改進空間，但其獨特的雙路徑降解機制和廣譜抗病毒活性，使其作為新型抗腸道病毒藥物的先導(dǎo)化合物，仍具有極高的研究價值與開發(fā)前景。

總之，該研究首次將AATacs技術(shù)應(yīng)用于抗病毒藥物的研發(fā)，不僅為腸道病毒感染的治療提供了極具潛力的候選藥物，也為開發(fā)新型廣譜抗病毒藥物開辟了創(chuàng)新的技術(shù)路徑。

AATac化合物N-6靶向降解EV-A71 3Dpol及其廣譜抗病毒效果示意圖

武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院碩士研究生范天愛和藥學(xué)院碩士研究生楊茂澤為該論文的共同第一作者，吳叔文副教授、周海兵教授和藍(lán)柯教授為本文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等項目的資助。

本文轉(zhuǎn)載自：病毒與生物安全全國重點實驗室

本期編輯：木木