慢性乙型肝炎(CHB)是由乙肝病毒(HBV)感染引起的嚴重危害人類生命健康和社會發展的傳染性疾病。干擾HBV核心蛋白(HBV core protein,HBC)組裝成衣殼有望成為治愈CHB的有效策略,而現有HBV核心蛋白變構調節劑(CpAMs)不同程度地出現了耐藥性甚至交叉耐藥性,迫切需要開發具有全新機制的化合物。
在自然界中,生物體的運行遵循著精妙的法則。病毒在宿主體內繁衍,依賴宿主的系統來復制自己的蛋白質和核酸,這是它們生存的策略。然而,宿主并非毫無防備,其自身系統中存在著固有的降解機制,用于清除異常或不需要的蛋白質,維持細胞內環境的穩定。那么,是否可以巧妙地利用宿主的這一固有機制,“借力打力”,對HBV核心蛋白進行降解,以克服由結合位點氨基酸殘基突變引起的耐藥性呢?正是基于這樣的設想,山東大學及中國醫學科學院的研究者在抗HBV藥物領域率先開展了創新性的探索。
眾所周知,蛋白水解靶向嵌合體(PROTAC)是最經典的蛋白降解策略,但該技術存在依賴特定E3連接酶、分子量大、細胞通透性差和代謝不穩定等缺點,亟需將新型的蛋白降解策略應用于抗病毒藥物研發領域。疏水標簽是一種不依賴特定E3連接酶的蛋白降解策略,它由一個小分子靶蛋白配體、一個高度疏水性的片段及連接鏈組成。配體部分與靶標結合后,疏水片段能模擬蛋白質的錯誤折疊,觸發細胞內的蛋白降解途徑,引發蛋白降解。
基于該策略,山東大學藥學院展鵬教授聯合中國醫學科學院醫藥生物技術研究所李玉環研究員、吳碩副研究員合作通過新型靶向蛋白降解途徑--疏水標簽技術首次成功實現了對HBV核心蛋白的降解。通過分析先導化合物NVR 3-778與HBC的復合物結構生物學信息,確定結合模式、藥效團特征及疏水“標簽”連接鏈的綴合位點。進而通過改變連接鏈的長度和剛性,探索了不同化合物對HBV的抑制活性和HBC的降解能力。通過一系列體外實驗及構效關系研究,確定了最優的連接鏈設計及優選分子。其中,代表化合物HyT-S7表現出良好的抗病毒活性(EC50 = 0.46 μmol/L,HepAD38細胞),并可通過自噬-溶酶體途徑以濃度依賴性(DC50 = 3.02 μmol/L)和時間依賴性的方式降解HBC。抗耐藥性實驗表明HyT-S7對11種突變型HBC(P25A、P25G、D29L、D29W、T33N、I105F、I105W、I105Y、T109A、V124W和V124F)依然保持良好的降解效果,尤其是對于I類和II類CpAMs均嚴重耐藥的突變株P25G和T33N具有顯著的降解活性。細胞熱遷移實驗(CETSA)和表面等離子共振技術(SPR)同時證明了HyT-S7可與HBC直接結合,分子動力學模擬結果進一步闡明了HyT-S7與HBC的相互作用模式并從結合的角度解釋了其發揮降解活性的原因。疏水標簽雖然已被用于降解多種內源性蛋白靶標,但是鮮有用于降解病毒的多功能蛋白,應用前景廣闊。該研究首次實現了疏水標簽策略在抗HBV領域的概念驗證,為解決其它類抗病毒藥物的耐藥性問題提供了重要借鑒。
該研究近期發表在“中國科技期刊卓越行動計劃”入選期刊《Acta Pharmaceutica Sinica B》(中科院一區TOP,影響因子:14.7)。該研究工作得到了科技部重點研發計劃項目、山東省杰出青年科學基金項目、藥物創新重大專項項目、CAMS醫學創新基金項目和國家自然科學基金項目的支持。山東大學展鵬教授、中國醫學科學院李玉環研究員和吳碩副研究員為該論文的共同通訊作者,山東大學博士后徐淑靜和中國醫學科學院博士研究生王婭為共同第一作者。
論文鏈接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211383525001108
本期編輯:Chem LT
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