楊立莉 葉劍

(1.浙江大學浙江加州國際納米技術研究院 浙江杭州 310058;2.浙江大學藥學院藥理毒理與生化研究所 浙江杭州 310058)

1 背景

I型人類免疫缺陷病毒(HIV/1)是獲得性免疫缺陷綜合征(AIDS)的主要病原,高效抗逆轉錄病毒治療(HAART),使用包含至少三種以HIV復制周期不同過程為靶點的抗HIV藥物。目前基于對病毒生活周期研究的HAART極大的延長了病人的生命,提高了病人的生活質量,改善了疾病的臨床結果,使AIDS由急性致死的感染轉向可控的慢性感染。

HAART雖然成功控制了HIV的感染,但是仍然具有很嚴重的問題,比如藥物的副作用以及多重耐藥性等[1]。因此需要更多的努力完善現(xiàn)有的治療方法,著重于新的靶點。

蛋白-蛋白互作(protein-protein interaction,PPI)在大多數(shù)細胞過程以及病毒組裝和復制中發(fā)揮著舉足輕重的作用。眾所周知,細胞中所有蛋白在一個巨大的網(wǎng)絡中相互聯(lián)系,蛋白在網(wǎng)絡中相互作用,結合然后解離。PPI在很多細胞功能中的關鍵作用,以及它們復雜的調控和特異性使蛋白復合體的PPI成為潛在的藥物靶點。

2 HIV蛋白-蛋白互作及其抑制劑

目前已被批準上市的治療HIV/AIDS的藥物有六類:核苷類逆轉錄酶抑制劑,非核苷類逆轉錄酶抑制劑(NNRTIs),蛋白酶抑制劑,融合抑制劑,進入抑制劑,整合酶抑制劑。蛋白-蛋白互作抑制劑(PPIIs)有很大的潛力成為抗病毒藥物,PPIIs可以通過直接抑制兩個酶的互作,發(fā)揮抗病毒作用。另外由于許多酶只有在多聚體的構型才有活性。因此影響多聚化的小分子也可以調節(jié)酶的活性?？笻IV/AIDS藥物中抑制PPI的多種藥物在研究之中。

2.1 HIV蛋白酶抑制劑

HIV蛋白酶是第一個作為PPI抑制劑靶點的HIV蛋白。HIV蛋白酶的原生態(tài)構型是二聚體,包含兩個相同的由99個氨基酸構成的亞基。這個同型二聚體的接觸界面包含兩個亞基的C-和N-端多肽。結合在兩個亞基接觸面的任何一面都會阻斷亞基的二聚體化。第一個HIV蛋白酶的PPI抑制劑是由靈活的或者剛性的接頭連接的兩個多肽。這種結構在微摩爾及納摩爾水平上都有抑制活性,靈活接頭的結構更加有效。

2.2 HIV逆轉錄酶抑制劑

HIV逆轉錄酶(RT)是一個假異二聚體包含兩個亞基,p66和p51。P66是催化亞基,而p51只是起結構和穩(wěn)定作用。一些亞基接觸界面上的多肽能夠阻礙其形成一個有活性的逆轉錄酶二聚體,從而抑制逆轉錄酶的催化活性。對于結合到逆轉錄酶變構位置(位于逆轉錄酶的亞基接觸界面附近)的NNRTIs的機制研究發(fā)現(xiàn)一些抑制劑使兩個亞基相互作用不穩(wěn)定,從而具有抑制作用。[2]

2.3 HIV整合酶抑制劑

病毒的IN作為主要的抑制HIV-1復制的替代的靶點,是近十年的研究熱點。目前相繼研發(fā)了幾種整合酶鏈轉移抑制劑(比如雷特格韋,埃替格韋,和Dolutegravir)。但是它們耐藥基因屏障較低,很容易在臨床上出現(xiàn)耐藥性,因此需要替代的新靶點及新策略,有證據(jù)表明IN是以二聚體甚至六聚體的形式發(fā)揮作用,目前已經有一些小分子和多肽在微摩爾水平上抑制IN多聚化。[3]

HIV會劫持宿主蛋白來完成其生命周期。其中有一種轉錄輔因子,晶狀體上皮源性生長因子(LEDGF/p75),是控制和校正病毒基因組整合到宿主染色體的輔因子,通過其C末端區(qū)域和整合酶互相作用,正因為LEDGF/p75-IN的互作在病毒復制中的重要性,使其成為一個有吸引力的抗病毒新靶點。

2.4 HIV進入抑制

HIV生命周期的其中重要一環(huán)是病毒進入宿主細胞。HIV-1進入細胞是由一種包含表面糖蛋白(gp120)和跨膜糖蛋白(gp41)這兩個亞基組成的包膜糖蛋白介導的,起始于gp120和CD4以及趨化因子輔助受體(CCR5和CXCR4)的相互作用,大量的gp120和CCR5的作用研究以及這個PPI的抑制劑的研發(fā)開發(fā)了FDA批準的抗HIV藥物馬拉維若。

3 結語

HIV病毒對目前批準使用的藥物的耐藥性的增加,以及嚴重的副作用,使得發(fā)現(xiàn)新的抗HIV藥物的靶點非常急迫。PPI發(fā)生在HIV病毒生活周期的不同階段,而且發(fā)揮了重要的作用,因此能夠作為一個抗HIV治療的新穎的一個靶點。然而PPI作為抗HIV/AIDS藥物的靶點的研究剛剛興起,很多作用細節(jié),例如蛋白之間具體的結合模式并沒有研究透徹,而且蛋白與蛋白之間的接觸界面相對于小分子抑制劑來說是巨大的,這增加了以結構為基礎設計更有潛力的蛋白-蛋白互作抑制劑的難度。但是這并沒有阻礙研究者們對PPI以及PPIIs的研究熱情,本文綜述的抗HIV/AIDS藥物中涉及的PPI不止局限于病毒本身蛋白之間的互作,而是延伸到病毒與宿主之間的,本文在整合酶抑制劑板塊提到的LEDGF/p75-IN互作,以及進入抑制劑中提到的gp120和CCR5的互作,就是兩個典型的宿主與病毒之間的蛋白質互作。

本文展示了作為抗HIV/AIDS藥物的新穎的靶點,PPI逐步提高的研究地位,以及有潛力藥物的出現(xiàn),PPIIs將會成為未來抵抗HIV的一種有力的武器。

[1]賈崢.HIV-1耐藥性的研究進展[J].中國生物制品學雜志,2011,24(8):988-993.

[2]王巖.HIV-1逆轉錄酶的二聚化及其抑制劑的研究進展.中國藥學雜志,2009,(4):241-244.

[3]閆世鳳,趙桂森.HIV-1整合酶抑制劑的研究進展.中國抗生素雜志,2007,32(10):577-581.