《非天然結構的抗HIV活性多肽設計及作用機制研究》是依託中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院，由史衛國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非天然結構的抗HIV活性多肽設計及作用機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：史衛國
- 依託單位：中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
為發現對抗藥性毒株有效的新結構抗HIV活性多肽，本課題基於HIV-1融合抑制劑作用機制，提出設計非天然結構的α螺旋肽，來模擬天然C肽的活性構象，並產生相同的生物學功能；利用非天然序列與天然結構非同源性的特點，探討實現克服抗藥性的可能性。通過前期研究工作，已設計合成了具有一定抑制HIV-1融合活性的非天然肽序列，表明人為設計非天然序列的確可以在一定程度上實現模擬天然序列功能，相關研究結果已經發表於JBC和BBRC。本課題是基於前期研究結果的延續和深入。目的是通過研究新序列與靶標作用位點的精細結構和作用方式，引入能夠強化與靶序列作用的化學結構修飾，進而提高生物活性。重點是針對藥物靶點的非天然新結構化合物設計、生物學功能與作用機制研究。研究結果對於深入理解HIV融合抑制劑作用機制以及合理設計新一代抗HIV-1融合藥物，可提供有益參考。
結題摘要
HIV-1 融合抑制劑是衍生於HIV-1 gp41 CHR序列的多肽，通過與相應的NHR作用，抑制促融合的六螺旋體結構(6-HB)的形成，阻斷病毒與靶細胞膜的融合從而抑制病毒進入靶細胞, 在感染的初始環節切斷HIV-1 的傳播, 其中T20 已於2003 年上市。儘管T20的發現開闢了利用肽類藥物控制HIV的新領域，但是其易被蛋白酶降解，體內生物利用度低。並且由於T20完全衍生於gp41天然序列，對靶標突變的敏感性高，容易產生耐藥性。如何克服耐藥性以及提高酶解穩定性，是新一代HIV融合抑制劑研究的主要方向。目前的策略是引入螺旋穩定結構，在天然序列的基礎上，對其中非保守胺基酸殘基進行刪除替換，但是並未從本質上改變天然序列的結構。本課題套用計算機輔助的基於結構理性設計方法，從頭設計了一系列與天然序列完全非同源的、高活性的、能夠抑制T20耐藥毒株的人工序列肽以及小分子-多肽綴合物，作為全新結構的HIV融合抑制劑。首先，模擬天然C肽的活性構象，設計合成了一種靶標非特異性的通用HR序列模型肽5HRu，能夠在溶液中形成穩定的螺旋二級結構，接著，對其與靶標作用關鍵的a, d, e位殘基進行特異性的定點修飾突變，從而增強人工肽與靶標的特異性結合力。得到了抑制HIV-1融合活性達到低納摩爾水平的、與天然序列T20和C34活性相當的、完全非天然衍生的人工序列，並且能夠抑制T20耐藥毒株。在此基礎上，進一步將活性小分子融合抑制劑NB-1,A12與非天然的人工肽相結合，以活性小分子取代肽類融合抑制劑中的功能區PBD和LBD，設計了全新結構HIV融合抑制劑。結果表明將肽類藥效團與非肽類藥效團綴合後兩者能夠發揮顯著的協同作用，單獨的小分子或者失去功能區序列的多肽均僅顯示出微弱的抑制HIV-1融合活性，而二者的綴合物抑制活性顯著提高。其中活性最高的綴合物Aoc-βAla-P26和 Noc-βAla-P26 ，抑制HIV融合的IC50 值分別達到低納摩爾水平，並且能夠抑制T20耐藥性HIV-1毒株。此外，新化合物抑制蛋白酶降解能力也比T20和C34顯著提高。研究結果表明了非天然序列抗HIV活性肽設計策略具有一定的合理性，新化合物可作為活性先導物，設計新的抗HIV-1以及其它的具有I型融合蛋白結構的病毒感染藥物。
