新型黄芩素衍生物：抗击新冠病毒的潜在 “利刃”——SARS-CoV-2 Mpro共价抑制剂的深度探究

新冠疫情严峻，SARS-CoV-2 主要蛋白酶（Mpro）成为抗病毒治疗关键靶点。研究人员探究黄酮类化合物作为 Mpro抑制剂的构效关系（SARs），发现新型溴代黄芩素衍生物 BA-21 抑制效果显著，为抗新冠药物研发提供新方向。

　　新冠疫情的爆发，给全球带来了巨大的挑战，严重影响了人们的生活、经济的发展和公共健康。在这场与病毒的战斗中，寻找有效的治疗药物成为当务之急。SARS-CoV-2 主要蛋白酶（M^pro）在病毒复制过程中扮演着至关重要的角色，它负责处理病毒的多聚蛋白，是病毒繁衍不可或缺的一环。因此，将 M^pro作为靶点开发抗病毒药物，成为了极具前景的研究方向。

此前的研究发现，虽然有不少化合物对 M^pro有抑制作用，但仍存在诸多问题。例如，大多数天然黄酮类化合物的抗 M^pro活性较弱，而且它们的共价结合位点、失活动力学以及抑制机制都尚未完全明确。为了解开这些谜团，推动抗新冠药物的研发，来自国内的研究人员开展了一项深入的研究。

研究人员的努力取得了重要成果。他们发现了新型合成黄酮类化合物对 M^pro具有强大的抑制活性，还明确了黄酮类化合物 A 或 B 环上的儿茶酚或连苯三酚部分对抗 M^pro活性起着关键作用，而这些部分的 O - 糖基化或 O - 甲基化修饰会导致抗 M^pro活性丧失。这一研究成果发表在《Bioorganic Chemistry》上，为抗 SARS-CoV-2 药物的开发提供了新的思路和方向，在抗击新冠疫情的道路上迈出了重要一步。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是基于荧光共振能量转移（FRET）的生化测定法，以此来评估天然黄酮类化合物的抗 M^pro潜力；接着使用 M^pro失活动力学测定，探究化合物对 M^pro的抑制特性；还通过质谱法的化学蛋白质组学分析，确定化合物与 M^pro的共价结合位点；此外，运用共价对接和分子动力学模拟，从分子层面深入了解抑制机制。

测试天然黄酮类化合物的抗 M^pro潜力

研究人员采用 FRET 生化测定法，对 109 种天然黄酮类化合物的抗 M^pro潜力展开研究。结果发现，黄芩素、去甲汉黄芩素、红景天苷等多种黄酮类化合物表现出较强的抗 M^pro效果。经过 60 分钟的预孵育，这些化合物能将 M^pro的活性降低至对照组水平的 50% 以下。后续进行的时间依赖性抑制试验，进一步深入探究了它们的抑制特性。

结构 - 活性关系（SARs）分析

在研究过程中，研究人员对黄酮类化合物的结构进行了详细剖析。他们发现，黄酮类化合物 A 或 B 环上的儿茶酚或连苯三酚部分对抗 M^pro活性至关重要。当这些部分进行 O - 糖基化或 O - 甲基化修饰时，化合物的抗 M^pro活性会显著降低甚至丧失。这一发现揭示了黄酮类化合物结构与抗 M^pro活性之间的紧密联系，为后续的药物设计提供了重要的理论依据。

黄芩素衍生物的设计与合成

为了进一步提高抗 M^pro的效果，研究人员以黄芩素为基础，设计并合成了 55 种黄芩素衍生物。在设计过程中，他们特意保留了黄芩素关键的连苯三酚部分，目的是促进其与 M^pro中半胱氨酸残基的巯基形成稳定的共价键。在众多衍生物中，C-8 溴取代的黄芩素（BA-21）脱颖而出，展现出最为强大的抗 M^pro效果，其 IC₅₀值达到 0.35 μM，相比母体化合物黄芩素，抑制效果提升了 10 倍。

BA-21 的抑制机制研究

研究人员运用多种技术手段，对 BA-21 的抑制机制展开深入研究。失活动力学测定表明，BA-21 是一种高效的 M^pro灭活剂，其灭活效率高达 555.56 M^-1 s^-1 ，约为黄芩素（76.50 M^-1 s^-1 ）的 7.26 倍。化学蛋白质组学和分子对接模拟显示，黄芩素能够共价修饰 M^pro的四个半胱氨酸残基，而 BA-21 则更胜一筹，它可以通过形成至少三种反应中间体，共价修饰 M^pro中更多具有功能的半胱氨酸（如 Cys44、Cys145），从而更有效地抑制 M^pro的活性。

研究人员系统地研究了黄酮类化合物作为 SARS-CoV-2 M^pro抑制剂的构效关系，成功发现了新型溴代黄芩素衍生物 BA-21 这种高效的共价抑制剂。这一研究不仅明确了黄酮类化合物抗 M^pro活性的关键结构特征，还为开发更有效的抗 SARS-CoV-2 药物奠定了坚实基础。在新冠疫情仍在全球范围内肆虐的当下，该研究成果为抗击疫情带来了新的希望，有助于推动抗新冠药物的研发进程，为保护公众健康提供更有力的支持。