**： 雅库都
撰文： Balabala
SARS-CoV-2 是导致 COVID-19 大流行的病原体，携带近 30 kb 的 RNA 基因组，编码四种结构蛋白（刺突蛋白、包膜蛋白、膜蛋白和核衣壳）、两种重叠的多蛋白（PP1A 和 PP1AB）和几种辅因子。 这两种多蛋白被两种病毒半胱氨酸蛋白酶自动水解成 16 种非结构蛋白 （NSP1-NSP16），即主要蛋白酶（MPro，也称为 3-胰凝乳蛋白酶样蛋白酶，3ClPro）和木瓜蛋白酶样蛋白酶 （PLPRO），这是病毒复制和转录所必需的。
抗病毒药物的主要目的是通过抑制或干扰病毒在上述不同阶段的感染或复制过程来阻断病毒的感染和传播针对病毒蛋白的直接抗 SARS-CoV-2 药物也靶向宿主细胞蛋白的间接抗 SARS-CoV-2 药物
近年来，针对病毒蛋白的直接抗SARS-CoV-2药物研发层出不穷，从MPRO抑制剂Paxlovid到MPro降解剂HP211206，新型冠状病毒药物的研发面临新的机遇和挑战。
关于SARS-CoV-2
2019 年冠状病毒病 （COVID-19） 是由一种名为严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 （SARS-CoV-2） 的新型单链 RNA 冠状病毒引起的。 SARS-CoV-2 是一种有包膜的正链单链 RNA 病毒，类似于严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 1 （SARS-CoV-1） 和中东呼吸系统综合症冠状病毒 （MERS-CoV）。
冠状病毒进入宿主细胞的过程依赖于刺突蛋白与宿主细胞表面的血管紧张素转换酶2（ACE2）受体的结合，然后通过受体引导的内吞作用进入细胞，释放病毒基因组，完成病毒聚合酶的转录，进行基因组复制和结构蛋白合成， 最后组装成完整的病毒颗粒，通过胞吐作用释放到细胞外以完成增殖。基因组进入宿主细胞后，借助宿主细胞机制编码非结构蛋白，如3C样胰凝乳蛋白酶（3ClPro）、木瓜蛋白酶-李克蛋白酶（PlPro、NSP3）、解旋酶和RNA依赖性RNA聚合酶聚合酶（RDRP）和结构蛋白，如刺突蛋白和辅助蛋白，用于病毒复制（图1）。
潜在靶点和**药物
SARS-CoV-2感染宿主细胞的机制是通过病毒附着、融合、渗透、脱壳、转录、翻译和病毒粒子释放等一系列过程进行增殖。 因此，根据药物靶点的不同，抗病毒药物可分为靶向刺突蛋白、3clpro、plpro和RDRP等病毒蛋白的直接抗SARS-CoV-2药物，以及靶向ACE2和TMPPSS2宿主细胞蛋白的间接抗SARS-CoV-2药物。
现阶段，针对SARS-CoV-2的口服小分子药物取得了突破性进展，多种一类药物进入临床试验期。 吉利德的瑞德西韦和辉瑞的paxlovid（图1）分别是RDRP和3ClPro的首批上市抑制剂。
图1SARS-CoV-2 生命周期和有效抑制靶点。
mPro：COVID-19的潜在靶标**
MPro是新型冠状病毒（2019-nCoV，SARS-CoV-2）产生的主要蛋白酶，冠状病毒的大部分功能蛋白（非结构蛋白）由ORF1AB基因编码，该基因首先被翻译成多蛋白酶体（7096AA），然后被MPro切割成病毒复制蛋白RDRP等多种活性蛋白。
此外，这种蛋白质可以切割细胞内蛋白Nemo（NF-B必需调节剂，也称为IKK），从而抑制干扰素信号通路的激活。 因此，拮抗性MPro可以有效抑制病毒感染和复制。 因此，MPro是抗病毒药物开发的关键靶点。 目前，针对SARS-CoV-2 MPro的药物开发研究主要是通过抑制MPro的活性，从而阻止多蛋白非结构蛋白的形成，并最终抑制SARS-CoV-2的复制。
现在已经上市MPro 抑制剂有辉瑞公司开发的Paxlovid。 Paxlovid 是 MPRO 抑制剂 PF-07321332 和低剂量 riton**ir（利托那韦）的联合制剂（图 2）。 PF-07321332旨在阻止新冠病毒的繁殖，而Riton**IR则减缓PF-07321332在体内的分解，使其在体内活跃的时间更长，浓度更高，有助于对抗病毒。
与辉瑞的"代言"此后，MPRO成为抗COVID口服药物最热门的靶点，关于MPRO的研究层出不穷，针对MPRO的新型冠状病毒药物研发面临新的机遇和挑战。
图2PF-07321332（左）和Riton**IR（右）结构。
靶向蛋白质降解技术
靶向蛋白质降解最近成为替代抑制剂的一种新药理机制与传统的占用驱动药理学相比，它具有潜在的优势。 蛋白质的靶向降解可以通过开发靶向蛋白质降解嵌合体（PROTAC）分子来实现。 PROTAC（图3）是一种双功能分子，一端靶向靶蛋白，另一端募集E3泛素连接酶，导致靶蛋白泛素化并最终通过泛素-蛋白酶途径降解。 该原理已成功应用于多个靶点，包括激酶（RIPK2、BTK、BCR-ABL、CDK9）和转录酶（BRD4、BRD9、TRIM24）以及许多其他蛋白质，并被诺华、艾伯维和吉利德等主要制药公司广泛部署为重要的新药发现策略。
图3Protac的作用机制。
由于在癌症和抗病毒药物发现中，靶向特异性和耐药性面临相似的挑战，靶向蛋白质降解可能有利于开发新的抗病毒药物。 由于其作用机制是事件驱动的，因此蛋白酶体降解在动力学上是不可逆的，允许在低剂量的蛋白酶体分子下降解多个靶分子。 与传统的小分子抑制剂相比，ProTAC的工作方式已被证明可以提高靶标选择性、高效率和更低的脱靶效应。
因此，PROTAC分子可能表现出相对于传统抑制剂的不同性质，因此在靶向多功能病毒靶标方面可能特别有效。 此外，靶向蛋白质降解可能会降解许多“不可成药”的病毒蛋白或功能未知的病毒蛋白。 因此，靶向蛋白降解技术可能为开发抗SARS-CoV-2病毒药物提供新的解决方案。
第一台MPro降解剂HP211206
上述小分子可逆抑制MPro功能的可能替代方案是通过泛素蛋白酶体系统的蛋白质降解机制降解和去除MPro。 这可以通过靶向嵌合体的蛋白水解（protacs）来实现，这种策略已被证明可以降解与肝炎和流感等病毒相关的蛋白质。 然而，它尚未用于 SARS-CoV-2 的蛋白质降解。
近日，中港大学医学院报道了一种新的异双功能小分子的设计、合成和生物学特性。 研究人员设计并合成了异双功能分子HP211206作为SARS-CoV-2病毒蛋白的小分子降解剂。 该分子可以有效降解 HEK 293T 细胞中的 SARS-CoV-2 mPro 及其耐药突变体，从而证明其作为抗 SARS-CoV-2 药物的潜在价值（图 4）。 这项研究展示了一种重要蛋白质的化学策略，该蛋白质在 COVID-19 大流行中起着干预作用。
图4泛素蛋白酶体系统对SARS-CoV-2 mPro的化学诱导HP211206降解
截至目前，新型冠状病毒肺炎药物的研发仍在如火如荼地进行中，靶向蛋白降解技术为其带来了新的挑战和机遇。 我们有理由相信，未来在SARS-CoV-2靶点上会有更多新的突破。
引用：
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