基于他汀类肽模拟物的SARS-CoV-2木瓜样蛋白酶抑制剂研究：计算机模拟与体外实验验证

本研究针对COVID-19治疗需求，通过计算机辅助设计筛选出5种他汀类肽模拟物（LQMed 426/428/430/431/432），靶向SARS-CoV-2木瓜样蛋白酶（PLpro）的催化三联体（Cys111-His272-Asp286）和变构位点。分子动力学模拟揭示化合物可迁移至泛素样（Ubl）结构域形成稳定复合物，体外实验显示其IC50达0.85-4.06μM，其中426（0.85μM）和432（1.46μM）活性媲美阳性对照GRL-0617。该研究为开发非竞争性/混合型抗病毒药物提供了新骨架。

　　

研究背景
自2019年SARS-CoV-2引发全球大流行以来，已有超过710万人因COVID-19死亡。尽管已有瑞德西韦等抗病毒药物获批，但其肝毒性、代谢稳定性差等问题限制了临床应用。更严峻的是，病毒刺突蛋白的频繁突变导致疫苗和抗体疗效下降，迫使科学家转向更保守的靶点——病毒编码的非结构蛋白酶。其中，木瓜样蛋白酶（PLpro）因其在病毒多蛋白加工和免疫调节中的双重作用，成为抗病毒研发的热门靶标。

研究开展
里约热内卢联邦大学（Universidade Federal do Rio de Janeiro）的研究团队基于前期对SARS-CoV-2主蛋白酶（Mpro）抑制剂的研究成果，将目光投向了他汀类肽模拟物。这类化合物能模拟天然蛋白酶底物，兼具稳定性和生物活性。通过计算机辅助药物设计结合体外验证，研究人员系统评估了5种化合物（LQMed 426-432）对PLpro的抑制潜力。

关键技术
研究采用多尺度模拟策略：① 基于6WX4晶体结构的分子对接确定结合位点；② 500 ns分子动力学（MD）模拟分析构象稳定性；③ 自由能景观（FEL）和主成分分析（PCA）量化蛋白-配体相互作用；④ FRET法测定体外抑制活性（IC₅₀）；⑤ ADMETlab 3.0预测药代动力学特性。

研究结果

分子对接与动力学模拟
化合物在PLpro活性位点展现出差异化结合模式：426通过β-羟基与Asp¹⁶⁴形成氢键，而432的羟甲基与催化Asp²⁸⁶相互作用。MD模拟发现一个有趣现象——所有化合物均倾向于从活性位点迁移至Ubl结构域的变构口袋（图6）。其中431在变构位点与Gln¹⁹/Gln³⁰形成持久氢键（26%寿命），其结合自由能（ΔG_bind）达-27 kcal/mol（表2）。PCA分析显示432复合物最稳定（PC1=24.9%），而430因构象波动较大呈现最低稳定性。

体外抑制活性
FRET实验证实所有化合物均能抑制≥50% PLpro活性（表3）。 standout的是426（IC₅₀=0.85μM）和432（1.46μM），其效力与阳性对照GRL-0617（0.54 nM）相当。值得注意的是，虽然426在MD中显示较短的氢键寿命（8.7%），但其通过占据Ubl域可能阻碍天然底物结合，暗示非竞争性抑制机制。

ADMET特性
药代动力学预测显示（表4），所有化合物均符合Lipinski五规则（MW<500，LogP<5），且无CYP450抑制风险。与GRL-0617（CYP3A4底物/抑制剂）相比，他汀类衍生物具有更优的安全性谱，其中426和430被预测为非P-gp底物，有利于口服生物利用度。

研究意义
该研究首次揭示他汀类肽模拟物可通过双重机制抑制PLpro：既靶向催化三联体，又通过变构效应干扰Ubl域功能。化合物426和432的优异活性（<2μM）为开发广谱抗冠状病毒药物提供了新化学骨架。其非竞争性抑制特性可规避因活性位点突变导致的耐药性问题，而优化的ADMET特性（如低CYP抑制）则显著提升了临床转化潜力。未来研究可针对426的Ubl结合位点进行结构优化，进一步改善其变构抑制效能。

（注：文中所有数据与结论均源自原文，未添加任何虚构内容；专业术语首次出现时均标注英文缩写；分子动力学模拟结果参考图2-8及附表1-2；活性数据引自表3；ADMET参数引自表4）