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***学术期刊《科学》今天正式上线了一篇有关设计抗新冠病毒药物的研究论文。来自德国吕贝克大学(University of Lübeck)的科研团队,利用高强度X光源,对SARS-CoV-2的主要蛋白酶及其与抑制剂相结合的结构做出深度分析。这一信息对于开发出更有效的药物抑制病毒复制,有着重要的指导意义。
冠状病毒的遗传物质是RNA,从RNA翻译为多蛋白体的过程中,主要蛋白酶(Mpro,也被称为3CLpro)具有处理多蛋白体的功能,是病毒生活周期中必不可缺的部分。因此,抑制Mpro的活性可以阻止病毒的复制。此外,由于没有看到人类蛋白酶具有类似的裂解特异性,可以认为这类抑制剂对人类产生毒性的可能性很小。所以Mpro被看成抗冠状病毒的一个重要药物靶点。
领衔这项研究的是***结构生物学家Rolf Hilgenfeld教授,对蛋白三维结构的解析为开发活性物质或抑制剂提供了具体的起点。从SARS爆发疫情以来,他的研究小组就曾研制抗SARS病毒抑制剂。他们过去设计并合成的一系列α-酮酰胺类化合物,在细胞实验中显示出抗SARS和MERS的活性。为了改善药物代谢动力学,研究人员对其中表现***好的化合物进行了优化。
▲α-酮酰胺抑制剂化学结构的优化
在这项工作中,科学家们利用X射线以1.75埃(1埃 = 0.1纳米)分辨率解析了新冠病毒Mpro的晶体结构,并解析了新冠病毒Mpro与优化后的α-酮酰胺抑制剂结合的复合物结构。晶体结构数据确认,引入修饰结构的化合物可以特异性地停靠在目标蛋白的靶点上。
小鼠实验的结果则验证,候选化合物在血浆中的半衰期、溶解度等药代动力学参数得到改善。经优化的Mpro抑制剂,通过雾化装置以3毫克/千克被小鼠吸入,经过24小时仍可以在肺组织中检出,并且小鼠表现出良好的耐受性。