重庆医科大学汪凯的科学博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Kwang02 重医感染性疾病分子生物学教育部重点实验室——汪凯的学术主页

博文

黄爱龙/谢幼华团队合作揭示双苄四氢异喹啉类生物碱抑制新冠病毒SARS-CoV-2 入胞机制

已有 1384 次阅读 2022-4-6 14:34 |系统分类:论文交流

  由新型冠状病毒(2019-nCoV或SARS-CoV-2)引起的新冠肺炎(COVID-19)疫情对全球公共卫生安全造成严重威胁,截至2021年3月下旬,全球新冠肺炎确诊病例超过1.2亿例,累计死亡病例达到270万例。在各国加快疫苗接种的同时,变异新冠病毒与接种疫苗之间的“竞赛”才刚刚开始,某些新冠变异株大幅降低了多种现有疫苗的保护效率。已有超过90个国家检测出变异的新冠病毒,然而当前仍然没有获得许可的特效抗病毒药物。


   SARS-CoV-2的 RNA基因组编码29种结构和非结构蛋白,包括刺突蛋白(S),包膜蛋白(E),膜蛋白(M),核衣壳蛋白(N)和ORF1a/b多聚蛋白等。嵌入病毒包膜的S糖蛋白三聚体是介导SARS-CoV-2进入宿主细胞的关键结构蛋白,其包含S1和S2两个功能亚基,其中S1负责与宿主细胞受体的结合,S2主要介导病毒包膜和细胞膜的融合(fusion)。研究表明,S1亚基中的受体结合结构域(RBD)与宿主受体血管紧张素转化酶2(ACE2)的结合对于病毒进入细胞至关重要。阻断SARS-CoV-2进入宿主细胞将从源头上阻断病毒的感染和复制,是一种非常有潜力的抗病毒治疗策略。阻断S与ACE2相互作用的单克隆抗体在治疗新冠肺炎中已初见成效;然而高昂的成本限制了其广泛应用,且S蛋白的突变易造成其对某些中和抗体的逃逸,因此研发靶向病毒入胞步骤的小分子化合物被寄予厚望。


     2021年3月23日,《SignalTransduction and Targeted Therapy》期刊在线发表了重庆医科大学感染性疾病分子生物学教育部重点实验室黄爱龙教授与复旦大学谢幼华教授团队合作的最新研究成果,论文题目为“Identificationof bis-benzylisoquinoline alkaloids as SARS-CoV-2 entry inhibitors from alibrary of natural products”。重庆医科大学何长龙博士、黄露义助理研究员、汪凯副研究员为文章并列第一作者,重庆医科大学黄爱龙教授、唐霓教授和复旦大学谢幼华教授为共同通讯作者[1]。                       


   该研究采用带有荧光素酶报告基因的HIV-1慢病毒载体成功构建了高滴度的SARS-CoV-2 S假病毒系统,用于筛选特异的冠状病毒入胞抑制剂[2]。研究人员通过筛选抗病毒化合物库,鉴定了一类双苄四氢异喹啉生物碱(包括cepharanthine、hernandezine、tetrandrine和neferine等)可明显抑制冠状病毒入胞过程。这些抑制剂在体外有效保护了三种细胞系(293T、Calu-3和A549)免受不同冠状病毒(SARS-CoV,MERS-CoV,SARS-CoV-2[S-D614,S-G614,N501Y.V1和N501Y.V2变异株])的感染,其EC50值为0.1–10μM。双苄四氢异喹啉生物碱化合物对SARS-CoV-2变异株S-G614(即D614G突变),英国变异株N501Y.V1(也称为B.1.1.7)和南非变异株N501.V2 (也称为B.1.351)的感染仍具有保护作用。


640.png

 千金藤素(Cepharanthine,SC9)、鹤氏唐松草碱(Hernandezine ,SC161)、3,3'-(1,3-亚苯基双(氧基))双(1-(4-甲基哌啶-1-基)丙-2-醇)(3,3'-(1,3-phenylenebis(oxy))bis(1-(4-methylpiperidin-1-yl)propan-2-ol),SC171)、汉防己碱(Tetrandrine,SC182)和甲基莲心碱(Neferine,SC185)


    在解析这类双苄四氢异喹啉生物碱的抗病毒机制过程中,研究人员首先排除了化合物通过干扰RBD-ACE2相互作用起效,进一步发现这些化合物可有效抑制S蛋白介导的膜融合。此外,无钙培养基或者钙离子螯合剂处理能明显降低SARS-CoV-2假病毒的感染。以上结果表明SARS-CoV-2进入宿主细胞依赖于钙离子,而双苄四氢异喹啉类生物碱作为钙离子通道抑制剂(CCBs)[3],能够阻断钙离子依赖的膜融合从而抑制病毒进入细胞。研究人员发现,无钙培养基或者钙离子螯合剂处理后,双苄四氢异喹啉类CCBs抑制SARS-CoV-2感染的效果明显变差,说明化合物发挥效力依赖于钙稳态。而2月22日发表在《BiophysicalJournal》上的研究也证实了“SARS-CoV-2 S蛋白介导的膜融合依赖于钙离子”的结论[4]。复旦大学谢幼华教授课题组在Vero E6细胞模型中证实了上述化合物对SARS-CoV-2真病毒的抗病毒活性,其中千金藤素(cepharanthine)抑制新冠病毒效果最佳。


    上述研究为SARS-CoV-2抗病毒药物研发提供了新类型的先导化合物;靶向宿主细胞蛋白而非病毒本身,可以有效减弱对病毒的选择压力,即使对变异病毒也同样有效。中科院武汉病毒所肖庚富团队发表在《Cell Discovery》的一项研究发现,服用CCBs降压药氨氯地平的高血压患者感染SARS-CoV-2后的死亡率更低[5],鉴于钙离子通道抑制剂在高血压治疗中的有效性,以上研究提示对于高血压患者感染新型冠状病毒,钙离子通道阻滞剂治疗可能具有潜在的抗病毒作用。该研究获得了重庆市科学技术局和重庆医科大学新型冠状病毒性肺炎应急项目、国家传染病科技重大专项等项目资助。

 

主要参考文献:

1. He CL, Huang L, Wang K, et al. Identificationof bis-benzylisoquinoline alkaloids as SARS-CoV-2 entry inhibitors from alibrary of natural products. Signal Transduction and Targeted Therapy 2021 Mar 23, 6:131.DOI: 10.1038/s41392-021-00531-5

2. Hu J, Gao QZ, He CL, et al. Development ofcell-based pseudovirus entry assay to identify potential viral entry inhibitorsand neutralizing antibodies against SARS-CoV-2. Genes Dis. 2020 Dec;7(4):551-557.

3. Felix JP, King VF, Shevell JL, et al. Bis(benzylisoquinoline)Analogs of Tetrandrine Block L-Type Calcium Channels: Evidence for Interactionat the Diltiazem-Binding Site. Biochemistry1992Dec 1; 31(47):11793-800. 

4. Khelashvili G, Plante A, Doktorova M, et al.Ca(2+)-dependent mechanism of membrane insertion and destabilization by theSARS-CoV-2 fusion peptide.Biophys J. 2021 Feb 23:S0006-3495(21)00162-4.

5. Zhang L, Sun Y, Zeng H, et al. Calciumchannel blocker amlodipine besylate therapy is associated with reduced casefatality rate of COVID-19 patients with hypertension. Cell Discov. 2020 Dec 22;6(1):96. 




https://m.sciencenet.cn/blog-446272-1332754.html

上一篇:综述:PCK1 dysregulation in cancer
下一篇:科普:新冠病毒SARS-CoV-2传播力:高传染性和高隐蔽性

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-6-30 06:41

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部