全基因组规模药物发现流程揭示曼氏血吸虫治疗靶点及独特的p97变构结合位点

这篇综述通过全基因组筛选和RNAi技术，系统鉴定了曼氏血吸虫（Schistosoma mansoni）的潜在药物靶点，重点解析了AAA-ATP酶p97的变构抑制机制。研究结合生物信息学、结构生物学（cryo-EM）和化学生物学手段，发现苯并恶唑丙炔酰胺共价抑制剂可诱导p97 D2结构域P-loop构象变化，为开发物种选择性抗寄生虫药物提供了新策略。

　　

大规模RNAi筛选揭示63个寄生虫体外存活必需基因

研究团队以人类可成药基因组为模板，通过生物信息学分析鉴定了曼氏血吸虫中576个与已知药物靶点同源的基因。经过表达量筛选（>10 TPM）和功能验证，最终通过RNAi筛选出63个导致虫体附着缺陷和死亡的必需基因。这些基因主要涉及GTP酶、泛素化/蛋白酶体降解、激酶和磷酸酶等催化功能类别，其中GTP酶和激酶的敲除表型最为显著，可导致成虫快速死亡。

聚焦RNAi筛选按酶功能分类潜在靶点

必需基因被划分为8大类酶活性：GTP酶、泛素化相关酶、转移酶（如糖基转移酶OGT）、激酶（如CDC7/LATS2）、肽酶（如氨肽酶DNPEP）、ATP酶（如V型质子ATP酶亚基ATP6AP1）、DNA/RNA调控蛋白和运动蛋白。值得注意的是，多个蛋白酶体亚基和V型ATP酶复合体成员被鉴定为必需靶点，印证了蛋白质稳态对寄生虫生存的关键作用。

计算机辅助优先排序潜在药物靶点

研究团队建立了包含5项标准的评分体系：RNAi表型严重程度（RSS）、哺乳动物非必需性、可检测性（AS）、可成药性（DS）和寄生虫选择性（PSS）。对244个RNAi筛选出的基因评分后，85个靶点（最终精简为65个）达到阈值（总分≥10）。结构分析显示51个靶点具有寄生虫特异性残基差异，例如MAT2A变构位点中人类Phe333被寄生虫Asn330取代，为选择性抑制剂设计提供了结构基础。

p97作为血吸虫病治疗靶点的验证

作为概念验证，研究聚焦于AAA-ATP酶p97（Smp_018240）。已知人类p97抑制剂CB-5083（IC₅₀=150 nM）和NMS-873可杀死成虫，并引起K48多聚泛素化蛋白积累。通过冷冻电镜解析的寄生虫p97结构显示，其与人类同源物有82%序列相似性，但D2结构域ATP结合口袋中的Ala655被Asn652取代，这解释了ML240等抑制剂对寄生虫酶的5倍选择性。

高通量筛选发现苯并恶唑丙炔酰胺共价抑制剂

从35万化合物筛选中发现的苯并恶唑丙炔酰胺 scaffold（如化合物243）能选择性抑制寄生虫p97（IC₅₀=0.5 μM），并通过质谱证实共价修饰D2结构域的Cys519。构效关系优化获得先导化合物739（IC₅₀=150 nM），其诱导的P-loop "DFG样翻转" 构象变化（位移约5 ?）是p97研究中首次报道的变构抑制机制，类似于激酶的DFG翻转。

冷冻电镜揭示p97变构结合位点

739和804两种抑制剂与p97的复合物结构显示，它们结合在相邻单体界面处，诱导Cys519所在的Walker A基序（GPPGCGK）从"in"变为"out"构象。这种构象变化阻断了ATP结合，并形成新的变构口袋。尽管该系列化合物因人类细胞毒性（HepG2 EC₅₀≈1 μM）需进一步优化，但其独特的抑制机制为开发靶向p97的广谱抗感染药物提供了新思路。

其他潜在治疗靶点的讨论

除p97外，MAT2A（甲硫氨酸腺苷转移酶）等18个高评分靶点展现出显著治疗潜力。例如MAT2A变构抑制剂PF-9366可干扰S-腺苷甲硫氨酸（SAM）代谢，而蛋白酶体抑制剂虽有效但受限于重组表达难度。研究强调，靶向寄生虫特有残基（如PLD2中的半胱氨酸）的共价策略是提升选择性的有效途径。

研究意义与展望

该工作不仅建立了从基因组筛选到靶点验证的系统流程，更通过结构生物学揭示了p97的新型变构调控机制。发现的"DFG样翻转"现象为AAA-ATP酶家族研究提供了新视角，而共价抑制剂 scaffold 的优化有望克服当前吡喹酮（PZQ）耐药性问题。这套方法学可推广至其他缺乏分子工具的病原体研究，加速抗感染药物开发进程。