蛋白-蛋白互作抑制劑在抗HIV治療中的研究進(jìn)展

楊立莉 葉劍

(1.浙江大學(xué)浙江加州國際納米技術(shù)研究院 浙江杭州 310058;2.浙江大學(xué)藥學(xué)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(zhuǎn)錄病毒治療(HAART),使用包含至少三種以HIV復(fù)制周期不同過程為靶點(diǎn)的抗HIV藥物。目前基于對(duì)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(zhì)量,改善了疾病的臨床結(jié)果,使AIDS由急性致死的感染轉(zhuǎn)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(yán)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(diǎn)。

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

2 HIV蛋白-蛋白互作及其抑制劑

目前已被批準(zhǔn)上市的治療HIV/AIDS的藥物有六類:核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑,非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(NNRTIs),蛋白酶抑制劑,融合抑制劑,進(jìn)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(gè)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(gòu)型才有活性。因此影響多聚化的小分子也可以調(diào)節(jié)酶的活性。抗HIV/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(gè)作為PPI抑制劑靶點(diǎn)的HIV蛋白。HIV蛋白酶的原生態(tài)構(gòu)型是二聚體,包含兩個(gè)相同的由99個(gè)氨基酸構(gòu)成的亞基。這個(gè)同型二聚體的接觸界面包含兩個(gè)亞基的C-和N-端多肽。結(jié)合在兩個(gè)亞基接觸面的任何一面都會(huì)阻斷亞基的二聚體化。第一個(gè)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(gè)多肽。這種結(jié)構(gòu)在微摩爾及納摩爾水平上都有抑制活性,靈活接頭的結(jié)構(gòu)更加有效。

2.2 HIV逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑

HIV逆轉(zhuǎn)錄酶(RT)是一個(gè)假異二聚體包含兩個(gè)亞基,p66和p51。P66是催化亞基,而p51只是起結(jié)構(gòu)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(gè)有活性的逆轉(zhuǎn)錄酶二聚體,從而抑制逆轉(zhuǎn)錄酶的催化活性。對(duì)于結(jié)合到逆轉(zhuǎn)錄酶變構(gòu)位置(位于逆轉(zhuǎn)錄酶的亞基接觸界面附近)的NNRTIs的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)一些抑制劑使兩個(gè)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(fù)制的替代的靶點(diǎn),是近十年的研究熱點(diǎn)。目前相繼研發(fā)了幾種整合酶鏈轉(zhuǎn)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(diǎn)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(jīng)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(huì)劫持宿主蛋白來完成其生命周期。其中有一種轉(zhuǎn)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?yàn)長EDGF/p75-IN的互作在病毒復(fù)制中的重要性,使其成為一個(gè)有吸引力的抗病毒新靶點(diǎn)。

2.4 HIV進(jìn)入抑制

HIV生命周期的其中重要一環(huán)是病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞。HIV-1進(jìn)入細(xì)胞是由一種包含表面糖蛋白(gp120)和跨膜糖蛋白(gp41)這兩個(gè)亞基組成的包膜糖蛋白介導(dǎo)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(gè)PPI的抑制劑的研發(fā)開發(fā)了FDA批準(zhǔn)的抗HIV藥物馬拉維若。

3 結(jié)語

HIV病毒對(duì)目前批準(zhǔn)使用的藥物的耐藥性的增加,以及嚴(yán)重的副作用,使得發(fā)現(xiàn)新的抗HIV藥物的靶點(diǎn)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(gè)抗HIV治療的新穎的一個(gè)靶點(diǎn)。然而PPI作為抗HIV/AIDS藥物的靶點(diǎn)的研究剛剛興起,很多作用細(xì)節(jié),例如蛋白之間具體的結(jié)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(duì)于小分子抑制劑來說是巨大的,這增加了以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(duì)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(jìn)入抑制劑中提到的gp120和CCR5的互作,就是兩個(gè)典型的宿主與病毒之間的蛋白質(zhì)互作。

本文展示了作為抗HIV/AIDS藥物的新穎的靶點(diǎn),PPI逐步提高的研究地位,以及有潛力藥物的出現(xiàn),PPIIs將會(huì)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(jìn)展[J].中國生物制品學(xué)雜志,2011,24(8):988-993.

[2]王巖.HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶的二聚化及其抑制劑的研究進(jìn)展.中國藥學(xué)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(jìn)展.中國抗生素雜志,2007,32(10):577-581.