郑永唐学科组发现HIV-1新靶点小分子药物候选物

  由于艾滋病疫苗尚未研发成功,抗HIV药物是目前防治艾滋病最有效手段。目前临床应用抗HIV药物的作用靶标是针对病毒的逆转录酶、蛋白酶、整合酶和病毒进入及融合抑制剂。由于耐药性的产生,不能清除体内病毒和治愈艾滋病,发现新结构、新靶点的抗HIV药物至关重要。天然产物因其结构多样、作用机制新颖等特点,一直是新药研发中的重要候选化合物库。 

  中国科学院昆明动物研究所郑永唐研究员团队长期从事抗HIV病毒药物的研究,建立了从分子、细胞到动物模型整体水平的抗HIV药物药效学评价及机制研究关键技术平台,是我国抗HIV药物筛选和研发最主要基地之一。从天然产物和化学合成化合物中发现了一系列有显著抗HIV-1活性的先导化合物,研究了其机制和构效关系。前期郑永唐研究员团队与中国科学院昆明植物研究所孙汉董院士团队合作,系统地筛选研究了包括红花五味子、狭叶五味子、小花五味子等来源的天然小分子化合物,其中发现小花五味子来源的木质素化合物SM-10具有较好的抗HIV活性,通过构效关系研究发现合成中间产物SJP-L-5的活性远远优于SM-10。在“重大新药创制”科技重大专项等资助下,完成了SJP-L-5的临床前药效学研究,发现该化合物可阻断HIV病毒脱衣壳(Bai, et al., BMC Microbiology, 2015,15:274),但其精细机制尚不明确。 

  日前,中国科学院昆明动物研究所郑永唐研究员团队和云南大学教育部自然资源药物化学重点实验室肖伟烈研究员团队合作,对SJP-L-5的抗HIV作用机制进行了深入地研究。通过定量PCR、ELISA、FRET等手段,发现SJP-L-5不能抑制逆转录的早期过程(即RNA依赖的DNA聚合酶活性),但却能有效地抑制逆转录的晚期过程(DNA依赖的DNA聚合酶活性)。采用高灵敏度ssDNA探针进行Southern Blot杂交实验,证实了SJP-L-5抑制了PPT为引物的正链病毒DNA的合成,破坏了病毒cPPT flap的结构,导致下游正链DNA出现5个片段化的复制产物。由于cPPT flap是病毒入核所必需的,它的缺失导致病毒逆转录过程中断,脱衣壳过程受阻,病毒DNA无法进入细胞核。基因型耐药和表型耐药实验均表明,Val108和Try181是SJP-L-5与逆转酶结合的重要位点,是导致该化合物新机制产生的结构基础。该研究首次证实cPPT flap是一个新的抗HIV病毒靶点,SJP-L-5是作用于该新靶点的新型小分子药物候选物,本研究为研发新靶点的抗HIV药物提供了新的思路。 

  该研究成果于2018年2月在线发表于Scientific Reports (2018, 8:2574)。中国科学院昆明动物研究所张兴杰博士生、王睿睿副研究员为共同第一作者,中国科学院昆明动物研究所郑永唐研究员和云南大学肖伟烈研究员为共同通讯作者。中国科学院昆明植物研究所孙汉董院士和云南大学张洪彬教授参与了该研究。该项工作得到了国家自然科学基金、国家科技重大专项课题、中国科学院药物创新研究院等项目的资助。 

  

  图. SJP-L-5抗HIV-1作用机制 

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中国科学院昆明动物研究所

中国科学院昆明动物研究所围绕“一三五”发展规划,确定了立足西南及东南亚丰富的生物多样性资源,凝练了“重大疾病灵长类新型动物模型创制与新药研究”、“基因组进化的理论突破”、“家养动物及其野生近缘种基因资源发掘”等三个重点突破方向。

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