北京生科院Nature子刊流感治疗新策略

【字体: 时间:2013年02月21日 来源:生物通

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  来自北京生命科学研究院、中科院微生物研究所的研究人员,在流感病毒研究中取得了一项重大进步,揭示了流感病毒神经氨酸酶的催化机制,基于这一发现提出了采用共价抑制剂靶向治疗流感的新策略。相关论文发表在2月19日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

  

生物通报道  来自北京生命科学研究院、中科院微生物研究所的研究人员,在流感病毒研究中取得了一项重大进步,揭示了流感病毒神经氨酸酶的催化机制,基于这一发现提出了采用共价抑制剂靶向治疗流感的新策略。相关论文发表在2月19日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

领导这一研究的是现任职北京生命科学研究院和中科院微生物所的高福(George F. Gao)研究员。其主要研究方向为病原微生物跨种间传播机制与结构免疫学,尤其是有关T细胞识别、艾滋病病毒等囊膜病毒侵入的分子机制、禽流感等动物源性病原跨种间传递的机制的研究。在Nature, Nature Medicine等在内的SCI国际刊物上发表论文140余篇。

流行性感冒(Influenza)简称流感,是由流感病毒引起的一种急性呼吸道传染病。其严重威胁人类的健康,每年季节性流感的流行和传播会导致全球5-15%的人群感染,25-50万人的死亡。

神经氨酸酶(neuraminidase)又称唾液酸酶,是分布于流感病毒被膜上的一种糖蛋白,它具有抗原性,可以催化唾液酸水解,协助成熟流感病毒脱离宿主细胞感染新的细胞,在流感病毒的生活周期中扮演了重要的角色。因此开发新型流感神经氨酸酶抑制剂是预防流感爆发的关键。

过去基于对神经氨酸酶及过渡态类似物,2-脱氧-2,3-双脱氢-N-乙酰神经氨酸(2-deoxy-2,3-didehydro-N-acetylneuraminic acid),的酶机制的了解,促使开发出了第一代抗神经氨酸酶药物:扎那米韦(zanamivir)和奥司他韦(oseltamivir)。然而流感病毒神经氨酸酶关键催化残基数据的匮乏,限制了为新型神经氨酸酶抑制剂设计提供新策略。

在这篇文章中,研究人员证实流感病毒神经氨酸酶保守的Tyr406是关键的催化残基,其有可能作为一种亲核基团发挥作用。基于这一机制,研究人员由此设想了一种共价抑制流感病毒神经氨酸酶的新策略。研究人员通过晶体学研究证实,化合物2α,3ax-difluoro-N-乙酰神经氨酸可与流感病毒神经氨酸酶Tyr406形成一个共价键,其具有高效的抗流感活性,能够对抗甲型和乙型两种流感病毒。

新研究解决了关于流感病毒神经氨酸酶催化机制许多之前悬而未决的问题,证实了共价抑制流感病毒神经氨酸酶是开发新一代流感药物的一个有前景的新策略。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Influenza neuraminidase operates via a nucleophilic mechanism and can be targeted by covalent inhibitors

Development of novel influenza neuraminidase inhibitors is critical for preparedness against influenza outbreaks. Knowledge of the neuraminidase enzymatic mechanism and transition-state analogue, 2-deoxy-2,3-didehydro-N-acetylneuraminic acid, contributed to the development of the first generation anti-neuraminidase drugs, zanamivir and oseltamivir. However, lack of evidence regarding influenza neuraminidase key catalytic residues has limited strategies for novel neuraminidase inhibitor design. Here, we confirm that influenza neuraminidase conserved Tyr406 is the key catalytic residue that may function as a nucleophile; thus, mechanism-based covalent inhibition of influenza neuraminidase was conceived. Crystallographic studies reveal that 2α,3ax-difluoro-N-acetylneuraminic acid forms a covalent bond with influenza neuraminidase Tyr406 and the compound was found to possess potent anti-influenza activity against both influenza A and B viruses. Our results address many unanswered questions about the influenza neuraminidase catalytic mechanism and demonstrate that covalent inhibition of influenza neuraminidase is a promising and novel strategy for the development of next-generation influenza drugs.

作者简介:

高福

博士 研究员,英文名:George Fu Gao,中国科学院“****”入选者,“国家杰出青年基金”获得者,“国家973项目”首席科学家

1983年毕业于山西农业大学,1986 年北京农业大学获硕士学位,1994 年英国牛津大学获博士 ( DPhil-Oxon )学位。先后在加拿大卡尔加里大学、英国牛津大学,美国哈佛大学 / 哈佛医学院从事博士后研究工作。2001-2004年任英国牛津大学讲师、博士生导师、 研究组长。2004-2008年任中国科学院微生物研究所所长。现任中国科学院病原微生物与免疫重点实验室主任,中国科学院北京生命科学研究院副院长,牛津大学客座教授。

研究内容:高福研究员的主要研究方向为病原微生物跨种间传播机制与结构免疫学,尤其是有关T细胞识别、艾滋病病毒等囊膜病毒侵入的分子机制、禽流感等动物源性病原跨种间传递的机制的研究。在Nature, Nature Medicine, Nature Structural and Molecular Biology, Science, Lancet, PNAS-USA, PLoS Medicine, Journal of Immunology, Journal of Virology, Journal of Infectious Diseases, J. Exp. Med., JBC等在内的SCI国际刊物上发表论文140余篇。

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