近日，武漢病毒所/華中科技大學/南開大學聯合團隊在布尼亞病毒核酸內切酶的催化機制，以及基于結構的藥物干預機制研究中取得重要進展。兩篇相關研究成果“Insights into two-mietal-ion catalytic mechanism of cap-snatching endonuclease of Ebinur Lake virus in Bunyavirales”，以及 “Structural and biochemical basis for development of diketo acid inhibitors targeting the cap snatching endonuclease of the Ebinur Lake virus (order: Bunyavirales)”相繼在線發表在Journal of Virology上。
布尼亞病毒包含許多重要的人和動物病原，對公共健康和農牧業構成了嚴重威脅，目前尚未有針對該類病毒的疫苗和特異性治療藥物。艾比湖病毒（Ebinur Lake virus，EBIV）是近年在我國新疆艾比湖地區發現的一種新型蚊媒布尼亞病毒，前期研究結果表明EBIV對我國人口健康構成潛在生物安全風險。包括布尼亞病毒和流感病毒在內的分節段負鏈RNA病毒普遍利用一種獨特的“奪帽”機制來起始病毒的轉錄。奪帽過程由病毒編碼的L蛋白執行，該蛋白中段為依賴RNA的RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase，RdRP），N端區域包含核酸內切酶（endonuclease，EN）結構域，C端區域包含帽子結合域（cap binding domain，CBD），在CBD的協同作用下，由EN實現宿主mRNA的切割。由于切割得到的含5'帽子結構的寡核苷酸被用作RdRP轉錄的引物，因此EN可作為重要的病毒干預靶點。
圖1. EBIV EN的活性依賴于活性位點兩個二價金屬離子的結合。（A）EBIV EN活性位點區域的立體對象圖。（B）EBIV EN 野生型和活性位點突變體的核酸內切酶活性分析。
在此基礎上，研究團隊進一步對EBIV EN的干預機制進行了研究。研究團隊首先以EN金屬螯合型抑制劑二酮酸類化合物L-742,001為原型，設計和合成了一系列衍生化合物，隨后結合酶學，病毒學和晶體學方法對這些化合物的構效關系進行了深入探究。研究結果表明，L-742,001及其9種衍生物能以不同程度抑制EBIV EN的體外酶活和細胞水平上的病毒復制。EN與抑制劑復合物晶體結構分析（圖2）進一步顯示，L-742,001的二酮酯基團通過金屬螯合作用占據EN的活性中心，對氯苯基團則與活性位點殘基形成穩定的疏水堆積作用，二者對其活性至關重要；其苯基由于結構上的靈活性和結合口袋的開放性，可以采用多種構象與活性位點相互作用，因此是最具優化潛力的基團。該研究揭示了L-742,001二酮酸類化合物干預 EN 的分子機制，為靶向分節段負鏈RNA病毒EN的廣譜抑制劑設計和優化提供了重要的科學依據。
附件下載：
科學研究