专利名称：肠病毒71型3c蛋白酶的晶体结构及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蛋白酶，尤其是涉及肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构解析及其在药物设计与开发中的应用。
背景技术：
肠病毒71型属于小RNA病毒科，是最常见的手足口病致病源之一。此外还会引起孢疹性咽炎、无菌性脑膜炎、脑炎和脊髓灰质炎样的麻痹性疾病等多种与神经系统相关的疾病，可伴有严重的中枢神经系统并发症或神经炎性肺水肿([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)。手足口病具有流行强度大、传染性强、传播途径复杂等特点，迄今尚无特效的抗肠病毒71型的药物。肠病毒71型的基因编码一种病毒特异的3C蛋白酶，该蛋白酶可以将病毒编码的多聚蛋白前体加工为成熟的功能性蛋白亚基，因此3C蛋白酶在病毒的复制和生命周期中发挥重要作用。此外，3C蛋白酶在病毒逃避和抵制宿主的防卫机制中扮演重要角色。因而以3C蛋白酶为治疗靶点寻找抑制剂分子进行药物设计，是攻克手足口病的关键入手点之一。然而，目前还没有肠病毒71型病毒野生型3C蛋白酶的正确结构，特异性针对肠病毒71型3C蛋白酶的抑制剂分子也非常匮乏。因此，获得肠病毒71型3C蛋白酶的结构可以为后续的药物设计打下基础，其应用意义深远。目前，已知结构的鼻病毒3C蛋白酶与肠病毒71型在3C序列上有很高的相似性，并且鼻病毒3C蛋白酶的抑制剂分子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)已被获得。因此可以通过结构生物学、药物化学以及功能性分析的方法，根据肠病毒71型3C蛋白酶的结构特点，将AG7088进行改造，以获得特异性针对肠病毒71型3C蛋白酶的抑制剂分子，最终获得肠病毒71型3C蛋白酶与抑制剂形成的复合物的结构。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种肠病毒71型的3C蛋白酶的晶体结构。本发明的第二目的是提供所述肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构在制备能够与肠病毒71型3C蛋白酶特异性相互作用的小分子抑制剂中的应用。本发明的第三目的是提供肠病毒71型3C蛋白酶特异性相互作用所形成的复合物结构。
所述肠病毒71型3C蛋白酶是未经突变的野生型蛋白质，其氨基酸序列如下GPSLDFALSLLRRNVRQVQTDQGHFTMLGVRDRLAVLPRHSQPGKTIWIEHKLVNILDAVELVDEQGVNLELTLITLDTNEKFRDITKFIPENISTASDATLVINTEHMPSMFVPVGDVVQYGFLNLSGKPTHRTMMYNFPTKAGQCGGVVTSVGKVIGIHIGGNGRQGFCAGLKRSYFASEQ所述肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构由两个结构域组成，共有14个β折叠和4个α螺旋，构成典型的糜蛋白酶样折叠，并由第40位组氨酸(His40)、第71位谷氨酸(Glu71)、第147位半胱氨酸(Cysl47)所构成的催化三联体形成活性中心；同时，所述肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构具有与其他小RNA病毒3C蛋白酶相同的C2-D2环构象。所述肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构可在制备能够与肠病毒71型3C蛋白酶特异性相互作用的小分子抑制剂中的应用；所述小分子抑制剂中，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-氧批咯烧_3_基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-基)丙烯酸胺，化合物8是节基 (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-氨基甲酸苄酯，化合物I是异丙基(S) -I-氧-I-(⑶-I-氧-3-(⑶-2-氧吡咯烧_3_基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-氨基甲酸异丙酯，化合物2是异丁基(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-氨基甲酸异丁酯。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)的结构式如下
权利要求
1.肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构及其应用，其特征在于所述肠病毒71型3C蛋白酶是未经突变的野生型蛋白质，其氨基酸序列如下GPSLDFALSLLRRNVRQVQTDQGHFTMLGVRDRLAVLPRHSQPGKTIWIEHKLVNILDAVELVDEQGVNLELTLITLDTNEKFRDITKFIPENISTASDATLVINTEHMPSMFVPV⑶VVQYGFLNLSGKPTHRTMMYNFPTKAGQCGGVVTSVGKVIGIHIGGNGRQGFCAGLKRSYFASEQ ； 所述肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构由两个结构域组成，共有14个β折叠和4个α螺旋，构成典型的糜蛋白酶样折叠，并由第40位组氨酸(His40)、第71位谷氨酸(Glu71)、第147位半胱氨酸(Cysl47)所构成的催化三联体形成活性中心；同时，所述肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构具有与其他小RNA病毒3C蛋白酶相同的C2-D2环构象。
2.如权利要求I所述的肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构在制备能够与肠病毒71型3C蛋白酶特异性相互作用的小分子抑制剂中的应用。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于所述小分子抑制剂中，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-氧批咯烧_3_基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-基)丙烯酸胺，化合物8是节基(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-氨基甲酸苄酯，化合物I是异丙基(S)-I-氧-I-((S)-I-氧-3-((S)-2-氧吡咯烧_3_基)丙基-2-氨基)-3-苯丙基-2-氨基甲酸异丙酯，化合物2是异丁基(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-氨基甲酸异丁酯； 所述化合物IOb的结构式如下
全文摘要
肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构及其应用，涉及一种蛋白酶。所述肠病毒71型3C蛋白酶是未经突变的野生型蛋白质，所述肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构由两个结构域组成，共有14个β折叠和4个α螺旋，构成典型的糜蛋白酶样折叠，并由第40位组氨酸(His40)、第71位谷氨酸(Glu71)、第147位半胱氨酸(Cys147)所构成的催化三联体形成活性中心；同时，所述肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构具有与其他小RNA病毒3C蛋白酶相同的C2-D2环构象。所述肠病毒71型3C蛋白酶的晶体结构可在制备能够与肠病毒71型3C蛋白酶特异性相互作用的小分子抑制剂中的应用。
文档编号A61P31/14GK102851268SQ20121036277
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者林天伟, 黎健, 陈晨, 彭宣嘉, 蔡期湑, 高震霆, 柳立婕 申请人:厦门大学, 上海药明康德新药开发有限公司