生物技术制药课程学生论文调研报告集

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1、抗HCV病毒直接作用药物的结构和作用机制

• NS3 protease：一种具有N-端蛋白酶活性，又具有C-端解旋酶活性的蛋白酶，必须结合NS4A才有蛋白酶活性。
  
• NS4A：一种促蛋白酶活性的非共价辅助因子。
• the NS5B RNA-dependent RNA polymerase：RNA依赖RNA聚合酶，作用于病毒RNA的复制，可使HCV自身RNA作为模板进行RNA的复制，而无需其他引物。
• NS5A protein：参与HCV的复制和组装的多功能蛋白，是RNA结合蛋白，具有多个磷酸化位点。
• Protease inhibitors：简称PI，是HCV的蛋白酶抑制剂，作用目标是NS3/4A复合体，结合NS3/4A，使其无法切割宿主蛋白TICAM1以及MAVS（TLR3、DDX58信号通路的参与蛋白，决定了IFNβ的生产）并且NS3/4A能参与有关病毒复制的非结构蛋白的加工。
• NS5B inhibitors：NS5B抑制剂，分为非核酸抑制剂（NNIs）和核酸抑制剂(NIs)，非核酸抑制剂作用于RNA复制初期，干涉了RNA从开始复制到延伸的过渡阶段的构象动力学。核酸抑制剂，可以结合到NS5B聚合酶的活性位点，阻碍三磷酸核苷的结合，影响核苷酸正常的聚合成链。
• NS5A inhibitors：NS5A 抑制剂，可能的作用机制是抑制了病毒诱导的膜网结构的形成，而膜网结构提供了病毒复制的场所。
  
  Figure 1 | HCV life cycle and site of action of DAAs. Virus entry is facilitated by a sequence of events that include particle binding to the cell surface, interactions with proteins at the junction between cells and, ultimately, receptor-mediated endocytosis. The released RNA genome is translated into a single polyprotein. This polyprotein is processed by cellular and viral proteases. Protease inhibitors target the viral NS3 enzyme. RNA replication takes place at the membranous web. NS5A and NS5B inhibitors affect replication at different stages, and NS5A inhibitors also interfere with the assembly process. DAA, direct-acting antiviral agent; ER, endoplasmic reticulum; LDLR, low-density lipoprotein receptor; RdRp, RNA-dependent RNA polymerase; SRB1, scavenger receptor class B member 1.
   PI与NS3/4A结合，阻断NS3/4A蛋白酶活性位点
   不同的NNIs结合NS5B不同的thumb位点（thumb I位点和thumb II位点），干扰NS5B构象
   NIs结合NS5B活性位点，阻断三磷酸核苷的结合
   NS5A inhibitors 与NS5A结合，阻止RNA结合
  
  Figure 2 | Location of resistance-associated amino acid substitutions in relation to drug binding. a | Crystal structure of NS3/4A protease in complex with the protease inhibitor asunaprevir (Protein Data Bank: 4WH6; Soumana, D. I. et al. ACS Chem. Biol. 9, 2485–2490 (2014)). The protease is shown in yellow and the inhibitor in blue. The Arg155Lys (R155K) substitution (red) is located in close proximity to the inhibitor. b | Crystal structure of NS5B (yellow) with primer (cyan), template (green), and the bound inhibitor (blue) sofosbuvir (Protein Data Bank: 4WTC; Appleby, T. C. et al. Science 347, 771–775 (2015)). Amino acids associated with decreased susceptibility to sofosbuvir are shown in red (Ser282) and magenta (Leu159). c | Structure of NS5A in the ‘open’ dimer conformation (left, Protein Data Bank: 1ZH1; Tellinghuisen, T. L. et al. Nature 435, 374–379 (2005)). Monomeric structures are shown in yellow and green. Changes at position Tyr93 (red) are associated with resistance to NS5A inhibitors. NS5A is also shown in a ‘closed’ conformation (right, Protein Data Bank: 3FQM; Love, R. A. et al. J. Virol. 83, 4395–4403 (2009)).

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• 机制阐述：
• 本文阐述了抗HCV病毒直接作用药物（DDAs）的分子作用机制。DAAs是治愈率超过90%的口服疗法，逐步取代了干扰素的应用。本文提及了PI、NNIs、NIs以及NS5A抑制剂的分子作用机制和抗性分子基础。PI通过和NS3/4A蛋白酶结合，改变了NS3/4A作用的构象动力学基础，从而抑制了其蛋白酶活性，阻止了参与病毒复制的一系列蛋白修饰的途径，抑制了病毒复制。NNIs以及NIs作用的对象都是NS5B聚合酶，但是作用机制不同，NNIs通过结合NS5B上thumb 明显的区域，从而改变聚合酶的构象，干涉RNA复制初始到延伸的过渡阶段。NIs结合聚合酶的三磷酸核苷结合位点，阻碍三磷酸核苷向新链的聚合，从而阻碍RNA的复制。NS5A的多聚体结构的生物学关联尚不清晰，通过抗性突变体的出现，才确认NS5A可以作为药物治疗的靶点。NS5A抑制剂可与RNA竞争NS5A上的结合位点，目前猜测之所以NS5A具有治疗的高效率，可能最重要的原因是抑制了病毒诱导的膜网结构的形成，而这个结构提供了病毒复制的场所。

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