專利名稱：腸病毒71型3c蛋白酶的晶體結構及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種蛋白酶，尤其是涉及腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構解析及其在藥物設計與開發中的應用。
背景技術：
腸病毒71型屬于小RNA病毒科，是最常見的手足口病致病源之一。此外還會引起孢疹性咽炎、無菌性腦膜炎、腦炎和脊髓灰質炎樣的麻痹性疾病等多種與神經系統相關的疾病，可伴有嚴重的中樞神經系統并發癥或神經炎性肺水腫([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度大、傳染性強、傳播途徑復雜等特點，迄今尚無特效的抗腸病毒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蛋白酶在病毒的復制和生命周期中發揮重要作用。此外，3C蛋白酶在病毒逃避和抵制宿主的防衛機制中扮演重要角色。因而以3C蛋白酶為治療靶點尋找抑制劑分子進行藥物設計，是攻克手足口病的關鍵入手點之一。然而，目前還沒有腸病毒71型病毒野生型3C蛋白酶的正確結構，特異性針對腸病毒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蛋白酶的結構可以為后續的藥物設計打下基礎，其應用意義深遠。目前，已知結構的鼻病毒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。因此可以通過結構生物學、藥物化學以及功能性分析的方法，根據腸病毒71型3C蛋白酶的結構特點，將AG7088進行改造，以獲得特異性針對腸病毒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合物的結構。
發明內容
本發明的第一目的是提供一種腸病毒71型的3C蛋白酶的晶體結構。本發明的第二目的是提供所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構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用。本發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合物結構。
所述腸病毒71型3C蛋白酶是未經突變的野生型蛋白質，其氨基酸序列如下GPSLDFALSLLRRNVRQVQTDQGHFTMLGVRDRLAVLPRHSQPGKTIWIEHKLVNILDAVELVDEQGVNLELTLITLDTNEKFRDITKFIPENISTASDATLVINTEHMPSMFVPVGDVVQYGFLNLSGKPTHRTMMYNFPTKAGQCGGVVTSVGKVIGIHIGGNGRQGFCAGLKRSYFASEQ所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構由兩個結構域組成，共有14個β折疊和4個α螺旋，構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)所構成的催化三聯體形成活性中心；同時，所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構具有與其他小RNA病毒3C蛋白酶相同的C2-D2環構象。所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構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)的結構式如下
權利要求
1.腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構及其應用，其特征在于所述腸病毒71型3C蛋白酶是未經突變的野生型蛋白質，其氨基酸序列如下GPSLDFALSLLRRNVRQVQTDQGHFTMLGVRDRLAVLPRHSQPGKTIWIEHKLVNILDAVELVDEQGVNLELTLITLDTNEKFRDITKFIPENISTASDATLVINTEHMPSMFVPV⑶VVQYGFLNLSGKPTHRTMMYNFPTKAGQCGGVVTSVGKVIGIHIGGNGRQGFCAGLKRSYFASEQ ； 所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構由兩個結構域組成，共有14個β折疊和4個α螺旋，構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)所構成的催化三聯體形成活性中心；同時，所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構具有與其他小RNA病毒3C蛋白酶相同的C2-D2環構象。
2.如權利要求I所述的腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構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用。
3.如權利要求2所述的應用，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的結構式如下
全文摘要
腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構及其應用，涉及一種蛋白酶。所述腸病毒71型3C蛋白酶是未經突變的野生型蛋白質，所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構由兩個結構域組成，共有14個β折疊和4個α螺旋，構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)所構成的催化三聯體形成活性中心；同時，所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構具有與其他小RNA病毒3C蛋白酶相同的C2-D2環構象。所述腸病毒71型3C蛋白酶的晶體結構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用。
文檔編號A61P31/14GK102851268SQ20121036277
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者林天偉, 黎健, 陳晨, 彭宣嘉, 蔡期湑, 高震霆, 柳立婕 申請人:廈門大學, 上海藥明康德新藥開發有限公司