沈阳药科大学赵临襄教授和上海药物所团队合作发现抗新冠病毒PL蛋白酶的小分子抑制剂

近日，药学权威期刊《Acta Pharmaceutica Sinica B》(IF = 14.7) 在线发表了沈阳药科大学赵临襄教授、中国科学院上海药物研究所周宇研究员、李佳研究员、郑杰研究员和武汉病毒所张磊砢研究员团队在新型冠状病毒药物研发方面的重要进展。他们报道了一类全新结构骨架的木瓜样蛋白酶 (PLpro) 小分子抑制剂，文章题目为“Discovery and characterization of novel potent non-covalent small molecule inhibitors targeting papain-like protease from SARS-CoV-2”。

由SARS-CoV-2引起的COVID-19大流行曾对全球公共卫生构成了严重的威胁，目前奥密克戎亚系分支仍在不断变异，持续影响着人类的生命健康。木瓜样蛋白酶 (PLpro) 是一种多功能的病毒蛋白酶，可以切割新冠病毒多聚蛋白pp1a和pp1ab形成多种非结构蛋白，是病毒复制转录的关键蛋白酶之一。同时，PLpro还具有宿主蛋白去泛素化和去ISGylation作用，抑制宿主的先天免疫应答。因此，PLpro已成为新冠治疗药物研发的一个重要靶点。

在该研究中，合作团队以前期高通量筛选发现的苗头化合物A0为基础，采用基于结构的药物设计策略，经过系统的结构优化，发现了多个结构新颖、强效的PLpro小分子抑制剂，其中化合物39、43等多个化合物对PLpro的IC50 < 100 nM，并在细胞水平测试中呈现出良好的抗SARS-CoV-2活性，且可剂量依赖性地抑制PLpro去泛素化和去ISGylation作用，恢复下游IFN-β的表达，有望增强宿主的抗病毒先天免疫反应。进一步通过分子对接、氢氘交换质谱 (HDX-MS) 和点突变等技术探究了化合物的作用位点和作用机制，为靶向PLpro的新型候选药物发现奠定了良好的基础 (图1)。

沈阳药科大学-上海药物所联合培养博士研究生郑淼和冯勃、武汉病毒所博士后张宇旻和上海药物所博士后刘新为该论文共同第一作者。我校兼职教授上海药物所周宇研究员、李佳研究员、武汉病毒所张磊砢研究员、上海药物所郑杰研究员和沈阳药科大学赵临襄教授为该论文共同通讯作者。该工作还得到了中国科学院上海药物研究所柳红研究员、许叶春研究员、程曦研究员、临港实验室臧奕研究员的鼎力支持，并获得了国家自然科学基金、上海药物所专项研究项目、求索杰出青年计划等项目的资助。

该团队还以该类化合物为探针，详细研究了化合物对PLpro去泛素化及对下游RLR信号通路的影响，发现化合物SIMM-036能够显著抑制SARS-CoV-2 PLpro的K63去泛素化酶活性，恢复RLR介导的IFN-β信号传导。相关成果于近日发表于《Antiviral Research》上。另外，该团队还基于高通量筛选和结构优化等策略发现了多个结构新颖、强效的3CL蛋白酶 (3CLpro) 非拟肽小分子抑制剂，相关研究成果先后发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》和《Journal of Medicinal Chemistry》上。