HIV-1融合抑制剂研究获新进展

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HIV-1融合抑制剂研究获新进展- Q" `2 ~; C! k! m' T
    来自中国医学科学院北京协和医学院、瑞士保罗谢尔研究所的研究人员在国际权威期刊《生物化学杂志》（JBC）发表了题为“The M-T Hook Structure Is Critical for Design of HIV-1 Fusion Inhibitors”的研究论文，证实M-T沟对于HIV-1融合抑制剂的稳定性和抗病毒活性至关重要，从而为HIV抑制剂开发提供了新的思路。+ F5 s  c! t7 K( H7 r/ i
    来自中国医学科学院北京协和医学院的何玉先博士和崔胜研究员问这篇论文的共同通讯作者。前者的主要研究方向是艾滋病病毒感染机制和免疫应答研究,以及病毒中和抗体和疫苗、抗病毒药物研发。后者主要从事RNA病毒识别因子RIG-I的结构和功能的研究；以及人类RECQ1 DNA解旋酶生物化学、生物物理学性质和酶动力学分析研究。) O! `/ N0 |4 c' o* c* Y2 f
    目前,全世界约有超过4200万人感染获得性免疫缺陷综合症(Acquired Immure Deficiency Syndrome,AIDS,又称艾滋病)。人免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)是AIDS的病原体,包括HIV-1和HIV-2两种类型,HIV-2的流行性和致病性都远不及HIV-1。
) \( u8 u) W* {9 d3 a    HIV-1逆转录酶、蛋白酶和整合酶是HIV-1基因在复制过程中的3个关键酶。近10年来抗HIV/AIDS药物的研制主要针对上述关键酶进行。鸡尾酒疗法使用2种或3种逆转录酶抑制剂和至少1种蛋白酶抑制剂,可有效降低血浆病毒载量,延长感染者的无症状期。然而,HIV-1基因的高变异性导致了耐药病毒的出现,已有部分病人使用这种常规的治疗方案无效,因此,研究新的抑制剂对于抑制HIV-1在体内的复制和抗病毒治疗具有重要意义。
- e) T  U; V1 k    HIV-1融合抑制剂是继逆转录酶和蛋白酶抑制剂后的新一类抗HIV感染药物,通过阻断病毒与靶细胞膜的融合从而抑制病毒进入靶细胞,在感染的初始环节切断HIV-1的传播,其中多肽类融合抑制剂T-20已于2003年上市。HIV-1融合抑制剂以HIV-1跨膜糖蛋白gp41为作用靶标,它们是一些天然或合成的多肽以及小分子化合物,通过与gp41功能区结合从而抑制其促融合功能的发挥。近年来,随着对膜融合过程分子机制以及gp41功能研究的不断深入,新的以gp41不同功能区为靶点的融合抑制剂分子不断被发现,成为倍受关注的研究热点之一。
! D. d+ y/ z2 I0 Z    CP621-652是一种由gp41 C末端七肽重复区（CHR）衍生的有效的HIV-1融合抑制肽。研究人员近期发现它的N末端残基Met626和Thr627利用了一种独特的沟样结构（称作M-T沟）稳定了抑制剂与N末端七肽重复区（NHR）深袋的互作。! \" r* ^& Q: |" x& H2 T, b& }9 e
    在新研究中，研究人员进一步证实根据CP621-652的热稳定性和抗HIV活性，M-T沟结构是其一个关键的决定因素。为了直接确定M-T沟的结构和功能，研究人员通过将Met626和Thr627整合到CHR衍生的C34肽的N末端，通过NHR衍生肽获得了1.9埃的高分辨率MT-C34晶体结构，揭示在抑制剂N末端M-T沟构象很好地保留。引人注意的是，增加两个沟残基可显著提高六螺旋束（6-HB）核心的结合亲和力和热稳定性。相比于C34，MT-34抑制HIV-1 Env介导的细胞融合、病毒进入和复制等方面活性显著增高。在阻止6-HB形成方面相比C34，MT-34的活性增高了10.5倍。研究人员进一步证实MC-C34对T20耐受的HIV-1变异株具有更强的效力。* H, a1 i/ l) J2 a- ]+ v) m
    新研究为我们提供了令人信服的数据表明M-T沟结构对于设计HIV-1融合抑制剂至关重要。4 A9 k5 H3 x. Q7 @6 }3 {6 \
    CP621-652 is a potent HIV-1 fusion inhibitor peptide derived from the C-terminal heptad repeat (CHR) of gp41. We recently identified that its N-terminal residues Met626 and Thr627 adopt a unique hook-like structure (termed M-T hook) thus stabilizing the interaction of the inhibitor with the deep pocket on N-terminal heptad repeat (NHR). In this study, we further demonstrated that the M-T hook structure is a key determinant of CP621-652 in terms of its thermostability and anti-HIV activity. To directly define the structure and function of the M-T hook, we generated the peptide MT-C34 by incorporating Met626 and Thr627 into the N-terminus of CHR-derived peptide C34. The high-resolution crystal structure (1.9Å) of MT-C34 complexed by a NHR-derived peptide reveals that the M-T hook conformation is well persevered at the N-extreme of the inhibitor. Strikingly, addition of two hook residues could dramatically enhance the binding affinity and thermostability of 6-helix bundle (6-HB) core. Compared to C34, MT-C34 exhibited significantly increased activity to inhibit HIV-1 Env-mediated cell fusion (6.6-fold), virus entry (4.5-fold) and replication (6-fold). Mechanistically, MT-C34 had a 10.5-fold increase than C34 in blocking 6-HB formation. We further showed that MT-C34 possessed higher potency against T20 (Enfuvirtide, Fuzeon)-resistant HIV-1 variants. Therefore, the present studies provide convincing data for our proposed concept that the M-T hook structure is critical for designing HIV-1 fusion inhibitors.

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嘻嘻，我国自主开发的艾滋病病毒膜融合抑制剂西夫韦肽已完成Ⅱb期临床试验，，经过200余例志愿者和感染者西夫韦肽的临床试验显示，西夫韦肽的安全性和耐受性良好；每日一次20 毫克西夫韦肽的单药治疗效果等同于每日两次、每次100 毫克的美国同类上市药物T20。Ⅱb期临床试验结果显示，在联合治疗24周后，西夫韦肽能够显著提升抗病毒治疗效果：与使用传统抗病毒药物治疗相比，西夫韦肽可使艾滋病病毒载量降至检测不到的水平提升59%，并使CD4细胞计数的增加率提升89%。西夫韦肽的注射位点反应的发生率为7%，要远低于T20的98%。它是依据艾滋病病病毒膜融合蛋白gp41的空间结构，全新设计和合成的新一代膜融合抑制剂，已获得中国、美国及欧洲等专利授权。