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新冠肺炎靶标汇总结构生物信息学 [复制链接]

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新冠病*引发的肺炎疫情在国内的传播已经基本结束,但是在世界上其他国家的感染人数却是急剧上升,近日世卫组织的专家已经宣布该肺炎成为世界性的大流行疾病。目前针对SARS-COV-2的药物开发还在持续的推进中,今天这一期就来汇总当下关于新冠肺炎药物靶标的研究进展。首先要提到的是Spike棘突蛋白(S蛋白)。冠状病*入侵宿主的过程要依赖于病*表面的S蛋白的受体结合结构域(RBD)和宿主细胞表面的ACE2受体的识别,介导细胞膜的融合和内吞。S蛋白包括N端的S1亚基和C端S2亚基。近期,西湖大学周强团队解析了S蛋白和ACE2的复合物电镜结构1。在RBD和ACE2的界面上,ACE2的α1螺旋上的多个残基和ACE2的loop区形成极性作用,RBD上长长的loop区像桥梁一样跨过拱形的α1螺旋,而α2螺旋和连接β3,β4的loop区也参与了对RBD的结合。在界面的相互作用主要可以分为三个区域,桥的两端和α1螺旋的N端和C端以及一小部分的α2螺旋和loop区作用。α1的中间部分通过两个通过两个极性残基加强了结合能力。在α1螺旋的N端,RBD的Q,T,N和ACE2的Q42,K,R形成了氢键网络。在桥的中间部分,RBD的K,Y分别和D30,H34作用。在α1螺旋的C端,RBD的Q和ACE2的Q24形成氢键,RBD的F和ACE2的M82形成范德华力。如果,我们将SARS-COV-RBD和SARS-COV-2-RBD的结构叠合,可以看到RMSD只有0.68A,表明有很高的相似度。但是在α1的N端和中间部分,还是能发现许多突变,比如R-N,Y-Q,T-N,V-K,L-F等,其中V在突变成K以后会加强和ACE2的盐桥作用,而L突变成F后则会增强范德华作用,但是R替换成N以后则会损失ACE2的D的盐桥作用。因此,这些残基的替换似乎能解释为什么SAR-COV特异性的RBD抗体药物对SARS-COV-2几乎没有一点活性。蛋白界面分析软件的结果表明Q具有较高的势能,可能是PPI上的一个热点残基2。考虑到界面宽而平坦,构效关系难以明确,而药物分子的结合能力却需要高于S蛋白和ACE2的结合能力(15.2nM)3,这使得直接靶向界面设计分子还是及其困难的,如果能通过将化合物结合在S蛋白的其他位点,从而诱导构象变化来抑制和受体的结合,这也可能是一个新的思路。S蛋白识别的ACE2受体,以及细胞丝氨酸蛋白酶TMPRSS2也被认为是潜在靶标,它们都是病*侵入宿主起始阶段的关键分子。在受体识别过程中,S蛋白的S1亚基的RBD经历了类似铰链的构象转变从向下转变为向上,从而暴露出能被ACE2识别的部分。而目前已经有一些能靶向ACE2的药物,包括卡托普利(Captopril),异丙酚(Propofol),甲羟喹(Tiliquinol),还有一些多肽和抗体药物,只是其抗SARS-COV-2活性还未知4。由于ACE2在全身多个器官中都有表达且其具有运输物质的正常生理功能,药物的*副作用必须给予足够的
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