SARS-CoV-2核衣壳蛋白C端结构域RNA结合抑制剂的分子机制与抗病毒潜力

本研究针对SARS-CoV-2核衣壳蛋白C端结构域（N-CTD）的RNA结合功能，通过等温滴定量热法（ITC）、荧光偏振实验及X射线晶体学技术，揭示了抗生素类抑制剂（头孢曲松、头孢呋辛、氨苄西林）的结合机制与抑制效果（IC50 12-18 μM），为开发靶向病毒基因组包装的新型抗冠状病毒药物提供了结构基础。

　　

研究背景与意义
新冠病毒（SARS-CoV-2）的核衣壳蛋白（N蛋白）是病毒颗粒组装的核心元件，其C端结构域（N-CTD）通过稳定核糖核蛋白复合物（RNP）参与基因组包装，但现有抗病毒药物多靶向刺突蛋白或蛋白酶，N蛋白靶点开发滞后。尽管头孢曲松等β-内酰胺类抗生素曾被筛选为潜在N蛋白抑制剂，其结合机制与结构基础仍不明确。印度理工学院罗基分校团队在《Journal of Structural Biology》发表研究，首次解析N-CTD与抑制剂的复合物晶体结构，填补了这一空白。

关键技术方法
研究采用重组表达纯化N-CTD蛋白，通过等温滴定量热法（ITC）测定结合亲和力（K_D
18-55 μM），荧光偏振实验评估RNA结合抑制活性（IC₅₀
），并解析了N-CTD-头孢曲松（2.0 ?）、N-CTD-氨苄西林（2.2 ?）及apo N-CTD（1.4 ?）的晶体结构。

研究结果

1. 抑制剂结合亲和力与RNA抑制效应
ITC显示头孢曲松对N-CTD亲和力最高（18±1.3 μM），氨苄西林次之（28±1.2 μM）。荧光偏振实验证实三者均能竞争性抑制RNA结合，IC₅₀
为12-18 μM，K_D
24-32 μM，表明其通过占据RNA结合位点阻断RNP组装。

2. 晶体结构揭示新型结合位点
高分辨率结构发现抑制剂结合于N-CTD寡聚化界面（K261/K266/R293/Q294/W301），该区域同时参与RNA识别。头孢曲松的羧基与R293形成盐桥，氨苄西林的苯环与W301产生π-π堆积，首次证明抗生素可干扰病毒蛋白寡聚化。

3. 构象变化与功能关联
apo结构（1.4 ?）显示自由态N-CTD的柔性β-发夹环，而抑制剂结合后该区域刚性增强，阻碍了RNA诱导的构象重排，从结构上解释了抑制机制。

结论与展望
该研究阐明了β-内酰胺类抗生素通过双重机制（阻断RNA结合与寡聚化）抑制N蛋白功能，其靶向的保守残基为广谱抗冠状病毒药物设计提供了新思路。尽管现有抑制剂亲和力需优化，但2.0 ?级结构数据为基于结构的药物改造奠定了基础，凸显N-CTD作为抗病毒靶点的临床潜力。