《手足口病毒前导蛋白酶切割G3BP1和G3BP2并抑制应激颗粒形成》

  • 来源专题:新发突发疾病(新型冠状病毒肺炎)
  • 编译者: 张玢
  • 发布时间:2019-02-15
  • 像其他病毒一样,小核糖核酸病毒口蹄疫病毒(FMDV; Aphthovirus属)需要通过抗病毒宿主反应来确定感染。有关FMDV如何抑制I型干扰素(IFN)反应的实质性见解,但很大程度上未知FMDV是否以及如何调节整合的应激反应。本研究表明在FMDV感染期间压力反应受到抑制。使用嵌合重组脑心肌炎病毒(EMCV),在功能上用FMDV前导蛋白酶(Lpro)或3Cpro替代内源性应激反应拮抗剂,证明了Lpro在抑制应激颗粒(SG)形成中的重要作用。用缺乏Lpro的重组FMDV感染导致SG形成。此外,显示Lpro切割已知的SG支架蛋白G3BP1和G3BP2,但不切割TIA-1。证明密切相关的马鼻炎病毒(ERAV)Lpro也切割G3BP1和G3BP2并且还抑制SG形成,表明这些能力在aphthoviruses中是保守的。 FMDV和ERAV Lpro都不干扰RNA依赖性蛋白激酶(PKR)或eIF2α的磷酸化,表明Lpro不会通过抑制PKR触发的信号级联来影响SG形成。总之,数据表明,aphthoviruses主动靶向支架蛋白G3BP1和G3BP2并拮抗SG形成以调节整合的应激反应。

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  • 《Science | 在小鼠模型中设计具有抗病毒功效的SARS-COV-2木瓜样蛋白酶样蛋白酶抑制剂》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-03
    • 2024年3月29日,美国罗格斯新泽西州立大学(Rutgers)药学院副教授王俊及其合作者在Science上发表了题为Design of a SARS-CoV-2 papain-like protease inhibitor with antiviral efficacy in a mouse model的文章。 这篇文章首次报道了在小鼠感染实验中具有抗病毒活性的木瓜样蛋白酶 (papain-like protease, PLpro) 抑制剂。 PLpro 是主蛋白酶外另一个由SARS-CoV-2编码的半胱氨酸蛋白酶。PLpro能够切断病毒非结构多蛋白 (Nsps),对病毒复制起到至关重要的作用。此外,PLpro还能通过裂解宿主蛋白的泛素和修饰干扰素刺激基因15 (ISG 15) 从而抑制宿主免疫反应。PLpro在SARS-CoV-2突变株中高度保守,使其成为备受关注的抗病毒药物靶点。然而,经过药物化学家数十年的结构优化和高通量筛选,PLpro抑制剂开发仍处于临床前阶段。在此之前报道的PLpro抑制剂的抗病毒活性和药代动力学特性都有待优化。 在这项研究中,基于已报道的非共价PLpro抑制剂XR8-24和共价PLpro抑制剂Cp7,将化合物Cp7中的萘环替换成3-苯基噻吩,设计了共价PLpro抑制剂Jun11313 ,发现其可有效抑制PLpro(IC50=0.12 μM),因此研究将其作为起点进行后续结构优化。Jun11313与SARS-CoV-2 PLpro共晶结构分析发现与XR8-24中吡咯烷取代的噻吩基团相比,Jun11313中的噻吩基团朝向BL2 groove结合口袋的相反位置,与Pro248和Pro247形成范德华力相互作用,并与Met208存在CH-π和S-π相互作用。进一步观察PLpro泛素(ubiquitin)与Jun11313的共晶结构,发现噻吩基占据与泛素Val70相同的疏水口袋。因此,研究人员将这个从未被用于PLpro抑制剂设计的口袋称为Val70Ub。 基于Jun11313与PLpro的结合模式,假设可以通过同时靶向BL2 groove和Val70Ub疏水口袋来设计高效的PLpro抑制剂。因此,团队设计并合成了一系列双芳香基取代苯甲酰胺化合物 。所有化合物先进行酶活测试和细胞毒性测试,再通过FlipGFP和SARS-CoV-2抗病毒实验中对部分化合物进行了验证,再利用小鼠的体外微粒体稳定性和体内口服药代动力学(PK)对高效低毒化合物(EC50 ≤ 1 μM,SI > 50)进行了进一步验证。而通过多轮筛选,得到了候选化合物Jun12682。最后,研究发现Jun12682对Omicron、Delta和三种nirmatrelvir耐药病毒株均具有抑制活性。 共晶结构显示Jun12682以及类似物同时结合到BL2 groove和Val70Ub的疏水口袋,验证了初始的理性设计 。在体外PK实验中,Jun12682表现出良好的代谢稳定性(T1/2 = 131.9 min, CLint(mic) = 10.5 μL/min/mg),高选择性和良好的溶解性,同样在体内PK实验中,其具有优异的口服生物利用度(72.8%)。Jun12682对体内五种主要药物代谢的细胞色素P450 (CYP450) 酶都没有抑制效果。这预示着Jun12682不会有跟Paxlovid一样具有药物相互作用的副反应。基于此,团队对Jun12682进行了体内药效研究,结果显示,对SARS-CoV-2感染BALB/c小鼠,Jun12682口服给药不仅显著提高小鼠存活率,而且能够显著降低小鼠肺部病毒滴度和组织损伤,且降低多种炎症因子的表达。 总括而言,基于新发现的Val70Ub的口袋,团队设计了一类结构新颖、高效的PLpro抑制剂,其中,Jun12682不仅能够有效抑制多种突变病毒株,且具有优异的体内活性,具有开发成为新型抗SARS-CoV-2新药的潜力。
  • 《Cell | 非经典DHX9应激颗粒对RNA损伤的隔离》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-03-19
    • 2024年3月18日,德国马普研究所的Asifa Akhtar课题组在Cell上发表了题为 RNA damage compartmentalization by DHX9 stress granules 的研究论文。 应激颗粒(SGs)是细胞在应对各种环境压力时形成的一种RNA凝聚物(condensate),被认为可以在不利环境下暂时富集和保存成熟的mRNA 。由于从细胞中分离和表征这种无膜的RNA凝聚物在技术上非常具有挑战性,因此目前对应激颗粒的组成和功能缺乏深入研究。 作者首先发现在紫外线B和紫外线C处理后,通常定位于细胞核的RNA解旋酶DHX9在细胞质中形成特殊的应激颗粒,而其他DNA损伤刺激并不能导致该现象。同时,作者发现氧化压力,热休克,渗透压,ER stress等刺激诱导的经典应激颗粒并没有DHX9蛋白,这提示紫外诱导的应激颗粒和其他应激颗粒可能具有不同性质。进一步的,作者利用4sU+紫外线A处理模拟紫外线B和C导致的RNA损伤,发现4sU+紫外线A能诱导DHX9形成的应激颗粒同时并不造成DNA损伤。这表面是RNA损伤而非DNA损伤导致了DHX9应激颗粒的形成。 随后,作者发明了一种新的基于流式细胞仪的方法——FANCI,从细胞中纯化了由热休克,氧化压力和渗透压力导致的经典应激颗粒以及紫外线导致的非经典DHX9应激颗粒。RNA-seq和质谱实验表明经典的应激颗粒富集成熟的mRNA和蛋白翻译相关因子,而紫外导致的DHX9应激颗粒富集受损的内含子RNA和相关结合蛋白。有意思的是,进一步研究表明DHX9应激颗粒只存在于有丝分裂后产生的新生子代细胞中。同时作者发现这些子代细胞激活了一系列的其他应激反应包括翻译限制和dsRNA相关的免疫反应。通过同时去除G3BP1和G3BP2蛋白以抑制DHX9应激颗粒的形成,作者发现DHX9应激颗粒对于这些应激反应是必须的,而经典的应激颗粒对于这些应激反应是非必需的。 此外,作者通过FANCI-质谱和免疫荧光共聚焦实验发现RNA损伤激活了P62自噬小体并且该自噬小体和DHX9应激颗粒相互作用且介导了DHX9应激颗粒的解离。 总的来说,该研究发现了紫外线介导的RNA损伤导致了内含子RNA加工异常,子代细胞通过非经典的DHX9应激颗粒隔离这些异常的受损RNA并激活一系列下游的应激反应,从而保护自己免受来自亲代细胞的异常RNA的伤害。近些年的众多研究发现新生细胞通过有膜的微核(MN,micronuclei)来隔离受损DNA并激活cGAS-STING免疫信号通路。这项工作揭示了细胞通过无膜的DHX9应激颗粒来富集损伤RNA并激活dsRNA介导的免疫信号通路,为理解RNA凝聚体,细胞周期和RNA损伤保护及相关疾病提供了新的探索视角和理论。