J Med Chem | 吳叔文、周海兵、藍柯等合作開發基于N-端法則的新型廣譜抗腸道病毒降解劑

近日，高致病性病毒與生物安全全國重點實驗室藍柯/吳叔文研究組和周海兵研究組開展合作，在腸道病毒廣譜抗病毒藥物的設計與開發上取得重要進展，研究成果發表于Journal of Medicinal Chemistry，題為“Identification of Novel Amino Acid-based PROTACs Exhibiting Broad-spectrum Antiviral Activity against Enteroviruses”。該研究通過創新性地應用氨基酸介導的靶向蛋白降解（AATacs）技術，成功開發出一種針對腸道病毒3D聚合酶（3Dpol）的高效降解劑。

腸道病毒71型（EV-A71）是引起手足口病（HFMD）的主要病原體之一，嚴重時可導致腦炎、心肌炎等危及生命的并發癥。雖然目前已有針對EV-A71的滅活疫苗上市，但因其對不同基因型病毒缺乏交叉保護力，且臨床上尚無批準使用的靶向抗病毒藥物，開發廣譜、低毒的抗腸道病毒藥物具有迫切的臨床需求。

針對這一挑戰，研究團隊聚焦于新興的靶向蛋白降解（TPD）技術。傳統的PROTACs技術雖能降解靶蛋白，但往往因分子量過大導致細胞滲透性差，此外還存在脫靶毒性、Hook效應、E3連接酶依賴性強、適用靶點受限及藥代動力學不佳等問題。研究團隊創新性地提出并采用了一種新型的“氨基酸降解劑（AATacs）”策略。不同于傳統的PROTACs，AATacs 通過偶聯堿性或疏水性氨基酸，直接“劫持”宿主細胞內源性的E3泛素連接酶發揮功能。該策略模擬細胞內天然的“N-端法則（N-end rule）”降解途徑，利用小分子量的氨基酸殘基作為降解信號（N-degron），引導宿主細胞的E3泛素連接酶識別并降解病毒關鍵蛋白。

在前期研究中，研究團隊通過高通量篩選，鑒定出一種具有廣譜抗腸道病毒活性的酰硫脲類小分子抑制劑AcTU。隨后，團隊針對該骨架開展了深入的構效關系（SAR）分析。研究發現，酰硫脲骨架左側的叔丁基對維持抗病毒活性至關重要，任何結構改動都會導致藥效顯著下降；而骨架右側的苯胺/氨基區域則展現出較好的修飾耐受性，且處于蛋白結合口袋的溶劑暴露區。基于這一發現，研究人員鎖定右側區域作為理想的連接位點，通過不同長度的烷基鏈引入賴氨酸和色氨酸（作為人工N-端降解信號），設計并合成了14個AATacs酰基硫脲類化合物。實驗結果顯示，候選化合物N-6在保持原有核心骨架抗病毒活性的同時，表現出了卓越的靶向降解效率。

機理研究發現，化合物N-6不僅具有極高的3D聚合酶親和力和選擇性，還能同時利用宿主細胞的泛素-蛋白酶體和自噬-溶酶體兩條途徑，實現對EV-A71 3D聚合酶的“雙重降解”，從而徹底阻斷病毒的轉錄與復制過程。更重要的是，N-6展現出顯著的廣譜抗病毒潛力，對柯薩奇病毒CV-A16、CV-B1、CV-A21以及腸道病毒EV-D68均具有強效抑制作用。動物實驗也進一步證實了N-6在體內能有效抑制病毒復制，成功使60%的受感染小鼠免于死亡，有效減輕了組織損傷，且初步表現出良好的安全性。盡管成藥性研究提示N-6在吸收效率與代謝穩定性方面仍有改進空間，但其獨特的雙路徑降解機制和廣譜抗病毒活性，使其作為新型抗腸道病毒藥物的先導化合物，仍具有極高的研究價值與開發前景。

總之，該研究首次將AATacs技術應用于抗病毒藥物的研發，不僅為腸道病毒感染的治療提供了極具潛力的候選藥物，也為開發新型廣譜抗病毒藥物開辟了創新的技術路徑。

AATac化合物N-6靶向降解EV-A71 3Dpol及其廣譜抗病毒效果示意圖

武漢大學生命科學學院碩士研究生范天愛和藥學院碩士研究生楊茂澤為該論文的共同第一作者，吳叔文副教授、周海兵教授和藍柯教授為本文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的資助。

本文轉載自：病毒與生物安全全國重點實驗室

本期編輯：木木