新冠病毒SARS-CoV-2主卵白酶Mpro卖力病毒卵白链的切割，并促成病毒的组装。是以，Mpro是抗病毒药物研发的要害靶点。今朝对于靶向SARS-CoV-2 Mpro的药物开发研究，重要集中于其底物联合口袋中的S4-S1’位点（例如，辉瑞公司开发的抗新冠药物PaxlovidTM），而对于其S1’-S3’位点的底物联合选择性以和抗病毒按捺剂开发研究较少，尤其是S1’-S3’位点自己是否可以用在抗病毒按捺剂开发回不清晰。

图1. 靶向S1’-S3’口袋的新型SARS-CoV-2 Mpro按捺剂的开发

近日，北京年夜学深圳研究生院/省部共建肿瘤化学基因组学国度重点试验室/深圳湾试验室黄昊团队和许正双副传授，结合深圳市第三人平易近病院/国度传染性疾病临床医学研究中央张国良团队开发了靶向S1’-S3’位点的新型SARS-CoV-2 Mpro共价按捺剂（图1）。该项研究经由过程合理设计多肽，使用等温滴定量热法(ITC)要领，探究了SARS-CoV-2 MproS1’-S3’位点的底物选择性，此中S1’位点偏好Ala，S2’偏好Lys/Ile，S3’偏好Phe/Trp。作者经由过程解析多肽/Mpro的晶体布局展现其底物选择性的份子机制（图2）。布局阐发注解，S1’-S3’口袋可以选择性地联合病毒多肽底物，并发明Mpro的S1’-S3’口袋对于多肽序列Ala-Ile-Phe （AIF）有较高的亲及力。

图2. SARS-CoV-2 MproS1’-S3’口袋的底物选择性和多肽/Mpro卵白晶体布局

接下来，作者以多肽序列Ala-Ile-Phe (AIF)序列作为新按捺剂的骨架，于Ala的N-结尾引入共价接头。经由过程测试差别的共价接头发明，含α-卤代乙酰胺型共价接头的化合物对于SARS-CoV-2 Mpro具备按捺活性，此中以AIF为骨架，并含溴代乙酰胺共价接头的化合物D-4-38有较好的按捺活性。随后，作者以D-4-38为基础，探究了P3’位置的构效瓜葛。作者解析了Phe（P3’）临位-羟基代替衍生物D-5-96/Mpro的晶体布局，确认了按捺剂与Mpro联合模式。经由过程优化，终极得到了按捺活性最佳的Phe（P3’）临位及对于位-甲基双代替化合物D-4-77（IC50= 0.95 μM，抗病毒EC50= 0.49 μM）（图3）。

由于Mpro还有对于宿主细胞的NF-κB天赋免疫有按捺作用。作者发明D-4-77能经由过程按捺Mpro进而恢复宿主NF-κB免疫反映，是以D-4-77除了了按捺Mpro对于病毒多肽链的剪切，还有是匹敌SARS-CoV-2致使人体天赋免疫反映毁伤的的免疫掩护剂。

图3. SARS-CoV-2 Mpro按捺剂优化和按捺剂与Mpro联合模式

综上，该项事情探究了SARS-CoV-2 MproS1’-S3’口袋的底物选择性，并经由过程合理设计，开发靶向S1’-S3’口袋的新型共价按捺剂。该研究证实了SARS-CoV-2 Mpro的S1’-S3’口袋可成药性，为Mpro按捺剂开发提供了新骨架及新计谋。

北京年夜学博士研究生刘明、助理研究员李吉辉博士、深圳市第三人平易近病院刘文齐博士（张国良团队）、北京年夜学博士研究生杨颖为该事情配合第一作者。为本文做出孝敬的还有有北京年夜学张曼曼、朱雯宁，叶宇鑫博士、清华年夜学卵白质研究技能中央周翠燕博士、北京年夜学翟宏斌传授。该事情获得国度天然科学基金、深圳市科技项目等基金三木SEO-的鼎力大举撑持。

论文信息：

The S1’-S3’ Pocket of the SARS-CoV-2 Main Protease Is Critical for Substrate Selectivity and Can Be Targeted with Covalent Inhibitors

Ming Liu,†Jihui Li,†Wenqi Liu,†Ying Yang,†Manman Zhang, Yuxin Ye, Wenning Zhu, Cuiyan Zhou, Hongbin Zhai, Zhengshuang Xu,* Guoliang Zhang,* Hao Huang*

Angewandte Chemie International Edition, DOI: 10.1002/anie.202309657

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202309657