北京时间4月10日22时,由饶子和院士/娄智勇教授/王权教授等组成的“上海科技大学-清华大学抗新冠病毒联合攻关团队”在《科学(Science)》杂志上成功解析了新式冠状病毒“RdRp(RNA依靠的RNA聚合酶)-nsp7-nsp8复合物”近原子分辨率三维空间结构。该研讨在世界上首先提醒了新冠病毒遗传物质转录仿制机器中心“引擎”的结构特征,为开发针对新冠肺炎的药物奠定了重要根底。
就在前天,免疫化学研讨所饶子和/杨海涛团队与合作者组成的“抗新冠病毒攻关联盟”在《天然(Nature)》上联合宣布了新冠病毒的重要研讨成果“Structure of Mpro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitors”,首先在世界上成功解析新式冠状病毒要害药物靶点——主蛋白酶(Mpro)的高分辨率三维空间结构。今年以来,上海科技大学已在世界顶尖学术期刊发布了四篇严峻科研成果。
图注:新式冠状病毒RdRp-nsp7-nsp8聚合酶复合物2.9 分辨率电子显微结构(Coulomb potential map)。螺旋状分子为类比同类机制聚合酶判别的RNA模版链(灰色)与重生链(赤色)的方位和走向;瑞德西韦预期以效应分子(GS-443902)的方式结合于催化反应中心阻断RNA组成(右下插图);布景为新式冠状病毒冷冻电子显微相片及聚合酶复合物处于不同视角下的分子形状。
到4月10日,全球累计确诊新冠肺炎超越150万人,对全人类产生了空前的影响 。引起新冠肺炎的病原体是一种新式冠状病毒,它与此前我们了解的严峻急性呼吸道综合征冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)具有较近的亲缘联系,被感染的患者会以发热、乏力、干咳为首要临床表现,严峻者快速发展为急性呼吸困顿综合征,乃至逝世,现在为止尚无特效药和疫苗同意上市。
新式冠状病毒在侵略宿主细胞后,便开端很多仿制,这其间又以遗传物质RNA基因组的转录和仿制两个进程为中心。遗传物质的转录将终究经过翻译构成重生病毒的结构组成蛋白质,而其仿制将构成重生病毒的RNA基因组。病毒RNA依靠的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerases,RdRp),也被称为第12号非结构蛋白(non-structural protein 12, nsp12),可以与其他多个非结构蛋白质拼装构成一台高效的RNA组成“机器”,完结这两大进程。RNA聚合酶作为这台转录仿制机器的中心部件,是最重要的抗病毒药物靶标之一,损坏其功用预期将可以阻挠病毒的仿制,终究到达医治的意图。
备受瞩意图广谱抗病毒药物法匹拉韦(Favipiravir)和仍处于临床研讨阶段的瑞德西韦(Remdesivir或GS-5734),预期便是进入人体后,经过代谢润饰,构成终究效应分子并靶向病毒RNA聚合酶发挥药效的。现在二者现已双双进入抗击新式冠状病毒的临床试验。针对新式冠状病毒的药物靶点特别是RNA聚合酶的研讨,对此类靶向药物的研制和药效机制的验证至关重要,火烧眉毛。
在刚刚发布的这项研讨中,“上海科技大学-清华大学抗新冠病毒联合攻关团队”首先在世界上成功解析了新式冠状病毒转录仿制机器中心单元“RdRp-nsp7-nsp8”复合体的三维空间结构,全体分辨率到达2.9 埃( )。研讨解析的复合物结构显现,新式冠状病毒的RNA聚合酶具有其它病毒RNA聚合酶的保存特征,并含有套式病毒(Nidovirus)的NiRAN(Nidovirus RdRp-associated nucleotidyltransferase)特征结构域;一起病毒RNA聚合酶与病毒的非结构蛋白nsp7和nsp8组成了转录仿制机器的中心单元。
令人兴奋的是,研讨人员还初次在新式冠状病毒的RNA聚合酶的N端发现了一个共同的“β发卡”结构域,这一结构域的发现为说明新式冠状病毒RNA聚合酶的生物学功用供给了新的头绪。研讨团队又经过对该原子分辨率结构的深入分析,发现了新式冠状病毒RNA聚合酶行使功用的要害氨基酸残基,并经过与“丙型肝炎病毒聚合酶ns5b-索非布韦(Sofosbuvir)效应分子”复合物结构进行比对,提出了瑞德西韦和法匹拉韦的效应分子(即代谢后的终究产品)按捺新式冠状病毒RNA聚合酶的或许效果形式。
这一研讨初次精密描绘出了新式冠状病毒“RdRp-nsp7-nsp8”转录仿制机器的内部结构,并为瑞德西韦和法匹拉韦等候选药物的效应分子怎么准确靶向按捺病毒RNA组成从而发挥药效活性提出了合理的机制解说,这为深入研讨新式冠状病毒仿制的分子机理奠定了重要的理论根底,并为开发抗新冠肺炎的特效药拓荒了新途径。