專利名稱：腸病毒71型3c蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蛋白酶，尤其是涉及腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)解析及其在藥物設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
腸病毒71型屬于小RNA病毒科，是最常見(jiàn)的手足口病致病源之一。此外還會(huì)引起孢疹性咽炎、無(wú)菌性腦膜炎、腦炎和脊髓灰質(zhì)炎樣的麻痹性疾病等多種與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的疾病，可伴有嚴(yán)重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥或神經(jīng)炎性肺水腫([l]McMinn PC. Anoverview of the evolution of enterovirus 71 and its clinical and publichealth significance[J]. FEMS Microbiol Rev, 2002，26:91-107 ; [2]Weng KF, Chen LL, Huang PN, et al. Neural pathogenesis of enterovirus 71 infection[J]. MicrobesInfect, 2010，12:505-510)。手足口病具有流行強(qiáng)度大、傳染性強(qiáng)、傳播途徑復(fù)雜等特點(diǎn)，迄今尚無(wú)特效的抗腸病毒71型的藥物。腸病毒71型的基因編碼一種病毒特異的3C蛋白酶，該蛋白酶可以將病毒編碼的多聚蛋白前體加工為成熟的功能性蛋白亞基，因此3C蛋白酶在病毒的復(fù)制和生命周期中發(fā)揮重要作用。此外，3C蛋白酶在病毒逃避和抵制宿主的防衛(wèi)機(jī)制中扮演重要角色。因而以3C蛋白酶為治療靶點(diǎn)尋找抑制劑分子進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)，是攻克手足口病的關(guān)鍵入手點(diǎn)之一。然而，目前還沒(méi)有腸病毒71型病毒野生型3C蛋白酶的正確結(jié)構(gòu)，特異性針對(duì)腸病毒71型3C蛋白酶的抑制劑分子也非常匱乏。因此，獲得腸病毒71型3C蛋白酶的結(jié)構(gòu)可以為后續(xù)的藥物設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，其應(yīng)用意義深遠(yuǎn)。目前，已知結(jié)構(gòu)的鼻病毒3C蛋白酶與腸病毒71型在3C序列上有很高的相似性，并且鼻病毒3C蛋白酶的抑制劑分子AG7088 ([3]Structure-assisted design ofmechanism-based irreversibIeinhibitors of human rhinovirus 3C protease withpotentantiviral activity against multiple rhinovirus serotvpes. D. A. MATTHEWSet. al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 96，pp. 11000-11007，September 1999)已被獲得。因此可以通過(guò)結(jié)構(gòu)生物學(xué)、藥物化學(xué)以及功能性分析的方法，根據(jù)腸病毒71型3C蛋白酶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將AG7088進(jìn)行改造，以獲得特異性針對(duì)腸病毒71型3C蛋白酶的抑制劑分子，最終獲得腸病毒71型3C蛋白酶與抑制劑形成的復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種腸病毒71型的3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的第二目的是提供所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)在制備能夠與腸病毒71型3C蛋白酶特異性相互作用的小分子抑制劑中的應(yīng)用。本發(fā)明的第三目的是提供腸病毒71型3C蛋白酶特異性相互作用所形成的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。
所述腸病毒71型3C蛋白酶是未經(jīng)突變的野生型蛋白質(zhì)，其氨基酸序列如下GPSLDFALSLLRRNVRQVQTDQGHFTMLGVRDRLAVLPRHSQPGKTIWIEHKLVNILDAVELVDEQGVNLELTLITLDTNEKFRDITKFIPENISTASDATLVINTEHMPSMFVPVGDVVQYGFLNLSGKPTHRTMMYNFPTKAGQCGGVVTSVGKVIGIHIGGNGRQGFCAGLKRSYFASEQ所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，共有14個(gè)β折疊和4個(gè)α螺旋，構(gòu)成典型的糜蛋白酶樣折疊，并由第40位組氨酸(His40)、第71位谷氨酸(Glu71)、第147位半胱氨酸(Cysl47)所構(gòu)成的催化三聯(lián)體形成活性中心；同時(shí)，所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)具有與其他小RNA病毒3C蛋白酶相同的C2-D2環(huán)構(gòu)象。所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)可在制備能夠與腸病毒71型3C蛋白酶特異性相互作用的小分子抑制劑中的應(yīng)用；所述小分子抑制劑中，化合物IOb 是(E)-3-(4-( 二甲氨基)苯基)-N-((S)-I-氧-1-(⑶-I-氧-3-((S)-2-氧批咯燒_3_基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-基)丙烯酸胺，化合物8是節(jié)基 (S)-I-氧-1-((S)-1-氧-3-((S)-2-氧吡咯烷-3-基)丙基-2-氨基)_3_苯丙 基-2-氨基甲酸芐酯，化合物I是異丙基(S) -I-氧-I-(⑶-I-氧-3-(⑶-2-氧吡咯燒_3_基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-氨基甲酸異丙酯，化合物2是異丁基(S)-I-氧-I- ((S)-I-氧-3- ((S) -2-氧吡咯烷-3-基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-氨基甲酸異丁酯。所述化合物IOb (CPD 10b) ([4]Kuo, C. J.，J. J. Shie, J. M. Fang, G. R. Yen, J.T. Hsuj H. G. Liuj S. N. Tseng, S. C. Chang, C. Y. Lee, S. R. Shihj and P. H. Liang. 2008.Design, synthesis and evaluation of3C protease inhibitors as anti-enterovirus 71agents. Bioorg Med Chem 16:7388-7398.)、化合物 8(CPD 8) ([4]Kuoj C. J.，J. J. Shiej J.M. Fang, G. R. Yen, J. T. Hsuj H. G. Liuj S. N. Tseng, S. C. Chang, C. Y. Lee, S. R. Shihj andP. H. Liang. 2008. Design, synthesis and evaluation of 3C protease inhibitors asanti-enterovirus 71 agents. Bioorg Med Chem 16:7388-7398.)、化合物 I (CPD I)和化合物2 (CPD2)的結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，其特征在于所述腸病毒71型3C蛋白酶是未經(jīng)突變的野生型蛋白質(zhì)，其氨基酸序列如下GPSLDFALSLLRRNVRQVQTDQGHFTMLGVRDRLAVLPRHSQPGKTIWIEHKLVNILDAVELVDEQGVNLELTLITLDTNEKFRDITKFIPENISTASDATLVINTEHMPSMFVPV⑶VVQYGFLNLSGKPTHRTMMYNFPTKAGQCGGVVTSVGKVIGIHIGGNGRQGFCAGLKRSYFASEQ ； 所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，共有14個(gè)β折疊和4個(gè)α螺旋，構(gòu)成典型的糜蛋白酶樣折疊，并由第40位組氨酸(His40)、第71位谷氨酸(Glu71)、第147位半胱氨酸(Cysl47)所構(gòu)成的催化三聯(lián)體形成活性中心；同時(shí)，所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)具有與其他小RNA病毒3C蛋白酶相同的C2-D2環(huán)構(gòu)象。
2.如權(quán)利要求I所述的腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)在制備能夠與腸病毒71型3C蛋白酶特異性相互作用的小分子抑制劑中的應(yīng)用。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述小分子抑制劑中，化合物IOb是(E)-3-(4-( 二甲氨基)苯基)-N-((S)-I-氧-I-((S)-I-氧-3-((S)-2-氧批咯燒_3_基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-基)丙烯酸胺，化合物8是節(jié)基(S)-I-氧-1-((S)-1-氧-3-((S)-2-氧吡咯烷-3-基)丙基-2-氨基)_3_苯丙基-2-氨基甲酸芐酯，化合物I是異丙基(S)-I-氧-I-((S)-I-氧-3-((S)-2-氧吡咯燒_3_基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-氨基甲酸異丙酯，化合物2是異丁基(S)-I-氧-I- ((S)-I-氧-3- ((S) -2-氧吡咯烷-3-基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-氨基甲酸異丁酯； 所述化合物IOb的結(jié)構(gòu)式如下
全文摘要
腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，涉及一種蛋白酶。所述腸病毒71型3C蛋白酶是未經(jīng)突變的野生型蛋白質(zhì)，所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，共有14個(gè)β折疊和4個(gè)α螺旋，構(gòu)成典型的糜蛋白酶樣折疊，并由第40位組氨酸(His40)、第71位谷氨酸(Glu71)、第147位半胱氨酸(Cys147)所構(gòu)成的催化三聯(lián)體形成活性中心；同時(shí)，所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)具有與其他小RNA病毒3C蛋白酶相同的C2-D2環(huán)構(gòu)象。所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)可在制備能夠與腸病毒71型3C蛋白酶特異性相互作用的小分子抑制劑中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)A61P31/14GK102851268SQ20121036277
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者林天偉, 黎健, 陳晨, 彭宣嘉, 蔡期湑, 高震霆, 柳立婕 申請(qǐng)人:廈門大學(xué), 上海藥明康德新藥開(kāi)發(fā)有限公司