專利名稱：腸道病毒71型2a蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)及其在藥物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種腸道病毒71型2A蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)及其在藥物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
腸道病毒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，它還會(huì)引起孢疹性咽炎、無菌性腦膜炎、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。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)，迄今尚無特效的抗腸道病毒71型的藥物。腸道病毒71型的基因編碼一種病毒特異的2A蛋白酶，該蛋白酶在病毒的復(fù)制和生命周期中發(fā)揮重要作用。它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；能夠通過切割宿主蛋白合成中所需的延伸因子eIF4GI/II來阻礙宿主的蛋白合成，提高病毒蛋白的表達(dá)([3]Gradi A, Svitkin YV, Imataka H, SonenbergN(1998)Proteolysis of human eukaryotic translation initiation factoreIF4GII, but not eIF4GI，coincides with the shutoff of host protein synthesisafter poliovirus infection.Proc Natl Acad Sci U S A95:11089-11094 ; [4]Lloyd RE，Grubman MJ，Ehrenfeld E (1988)Relationship of p220cleavage duringpicornavirus infection to 2A proteinase sequencing.J Virol62:4216-4223.);會(huì)泛夠干擾宿主細(xì)胞的核轉(zhuǎn)運(yùn)過程([5]Gustin KEj Sarnow P(2001)Effects of poliovirusinfection on nucleo-cytoplasmic trafficking and nuclear pore complexcomposition.EMBO J20:240-249 ; [6]Gustin KEj Sarnow P (2002)Inhibition of nuclearimport and alteration of nuclear pore complex composition by rhinovirus.JVirol76:8787-8796 ；[7]Park NjKatikaneni Pj Skern TjGustin KE(2008)Differentialtargeting of nuclear pore complex proteins in poliovirus-1nfected cells.J Virol82:1647-1655.)并且阻礙剪切與轉(zhuǎn)錄機(jī)制的發(fā)生([8]Almstead LLj SarnowP (2007)Inhibition of U snRNP assembly by a virus-encoded proteinase.GenesDev21:1086-1097.)。因此，以2A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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種腸道病毒71型的2A蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的第二目的是提供一種腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽。本發(fā)明的第三目的是提供一種腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽在藥物分子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為以此結(jié)合凹槽為靶點(diǎn)的小分子抑制劑的設(shè)計(jì)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
本發(fā)明的第四目的是提供能夠與所述腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽相互作用的小分子化合物，以及二者相互作用所形成的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，為特異性抑制腸道病毒71型2A蛋白酶的小分子化合物的設(shè)計(jì)提供了骨架模板及研究方向。所述腸道病毒71型的2A蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)由氮端結(jié)構(gòu)域和碳端結(jié)構(gòu)域構(gòu)成；所述氮端結(jié)構(gòu)域具有4個(gè)反平行的β -折疊片(β -sheet),碳端結(jié)構(gòu)域具有6個(gè)反平行的β -折疊桶(β -barrel)和I個(gè)緊密結(jié)合的鋅離子；所述腸道病毒71型2A蛋白酶為(a)或(b)中的蛋白質(zhì):(a)有以下氨基酸序列的蛋白質(zhì):GKFGQQSGAIYVGNFRVVNRHLATHNDWANLVWEDSSRDLLVSSTTAQGCDTIARCNCQTGVYYCNSRRKHYPVSFSKPSLIYVEASEYYPARYQSHLMLAQGHSEPGDAGGILR
CQHGVVGIVSTGGNGLVGFADVRDLLWLDEEAMEQ(b)與(a)中氨基酸序列整體相似度在50%以上的蛋白質(zhì)。所述腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽具有由第21位組氨酸(His21 )、第39位天門冬氨酸(Asp39)、第110位半胱氨酸(CysllO)所構(gòu)成的催化三聯(lián)體組成的催化活性中心，在該結(jié)構(gòu)中，CysllO被突變?yōu)楸彼?AlallO)，但3個(gè)氨基酸His21、Asp39、AlallO在空間結(jié)構(gòu)上仍然表現(xiàn)為典型的催化三聯(lián)體的排布方式；該腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽的下端由突變后的AlallO構(gòu)成，右上端由His21和Asp39構(gòu)成，上端的其余部分由bII2_cII環(huán)構(gòu)成。所述腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽包括S4，S3，S2，SI，SI’，S2’和S3’位點(diǎn)([9] Schechter I, Berger A (1967) On the size of the active site in proteases.1.Papain.Biochem Biophys Res Commun27:157-162.)在藥物分子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為以此結(jié)合凹槽為靶點(diǎn)的小分子抑制劑的設(shè)計(jì)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。該蛋白酶的底物結(jié)合凹槽是在所獲得的一種腸道病毒71型2A蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上確定的。所述能夠與所述腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽相互作用的4個(gè)小分子化合物分別為:化合物I是(R)- 二苯基2-甲基-1-(2-苯乙酰氨基)丙基磷酸酯，化合物2是(R)-二苯基6-(1，3-鄰苯二甲酰亞胺基)-1-(2-苯乙酰氨基)己基磷酸酯，化合物3是二苯基3- (1，3-鄰苯二甲酰亞胺基)丙基磷酸酯，化合物4是N- (3- (1，3-鄰苯二甲酰亞胺基)丙基)-1-甲基-N-(吡啶-4-亞甲基)-1H-吡唑-4-磺酰胺?；衔颕的結(jié)構(gòu)式如下:
權(quán)利要求
1.道病毒71型的2A蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于由氮端結(jié)構(gòu)域和碳端結(jié)構(gòu)域構(gòu)成；所述氮端結(jié)構(gòu)域具有4個(gè)反平行的β_折疊片，碳端結(jié)構(gòu)域具有6個(gè)反平行的β-折疊桶和I個(gè)緊密結(jié)合的鋅離子； 所述腸道病毒71型2Α蛋白酶為(a)或(b)中的蛋白質(zhì): Ca)有以下氨基酸序列的蛋白質(zhì):GKFGQQSGAIYVGNFRVVNRHLATHNDWANLVWEDSSRDLLVSSTTAQGCDTIARCNCQTGVYYCNSRRKHYPVSFSKPSLIYVEASEYYPARYQSHLMLAQGHSEPGDAGGILRCQHGVVGIVSTGGNGLVGFADVRDLLWLDEEAMEQ (b)與(a)中氨基酸序列整體相似度在50%以上的蛋白質(zhì)。
2.道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽，其特征在于具有由第21位組氨酸、第39位天門冬氨酸、第110位半胱氨酸所構(gòu)成的催化三聯(lián)體組成的催化活性中心，在該結(jié)構(gòu)中，CysllO被突變?yōu)楸彼?，?個(gè)氨基酸His21、Asp39、AlallO在空間結(jié)構(gòu)上仍然表現(xiàn)為典型的催化三聯(lián)體的排布方式； 該腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽的下端由突變后的AlallO構(gòu)成，右上端由His21和Asp39構(gòu)成，上端的其余部分由bII2_cII環(huán)構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求2所述腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽，其特征在于所述腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽包括S4，S3，S2，SI，SI’，S2’和S3’位點(diǎn)。
4.按權(quán)利要求2所述腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽在藥物分子設(shè)計(jì)中的應(yīng) 用。
5.夠與所述腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽相互作用的4個(gè)化合物，其特征在于分別為:化合物I是(R)-二苯基2-甲基-1-(2-苯乙酰氨基)丙基磷酸酯，化合物2是(R)-二苯基6-(1，3-鄰苯二甲酰亞胺基)-1-(2-苯乙酰氨基)己基磷酸酯，化合物3是二苯基3- (1，3-鄰苯二甲酰亞胺基)丙基磷酸酯，化合物4是N- (3- (1，3-鄰苯二甲酰亞胺基)丙基)-1-甲基-N-(吡啶-4-亞甲基)-1H-吡唑-4-磺酰胺； 化合物I的結(jié)構(gòu)式如下:
全文摘要
腸道病毒71型2A蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)及其在藥物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，涉及一種蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)。提供一種腸道病毒71型的2A蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)、底物結(jié)合凹槽、底物結(jié)合凹槽在藥物分子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、能與所述底物結(jié)合凹槽相互作用的化合物，以及二者相互作用所形成的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。所述晶體結(jié)構(gòu)由氮端結(jié)構(gòu)域和碳端結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，所述底物結(jié)合凹槽具有由第21位組氨酸、第39位天門冬氨酸、第110位半胱氨酸所構(gòu)成的催化三聯(lián)體組成的催化活性中心；所述底物結(jié)合凹槽包括S4，S3，S2，S1，S1’，S2’和S3’位點(diǎn)在藥物分子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。所述能夠與所述腸道病毒71型2A蛋白酶的底物結(jié)合凹槽相互作用的4個(gè)小分子化合物。
文檔編號(hào)C07D401/14GK103088007SQ201310033249
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者林天偉, 黎健, 蔡期湑, 李寧, 柳立婕 申請(qǐng)人:廈門大學(xué), 上海藥明康德新藥開發(fā)有限公司