近日，我院田平课题组在生物大分子国际著名期刊《International Journal of Biological Macromolecules》上发表研究论文“Discovery of natural catechol derivatives as covalent SARS-CoV-2 3CLpro inhibitors”（DOI：10.1016/j.ijbiomac.2024.130377）。通过源于天然产物的高通量活性筛选及机制研究，从而高效发现一系列活性好的儿茶酚类SARS-CoV-2 3CL蛋白酶共价抑制剂。
3CL蛋白酶（3CLpro）在病毒复制中起着关键作用，可作为药物开发的潜在治疗靶点。新冠病毒3CL蛋白酶与人类类似功能蛋白酶的同源性较低，且其基因序列在几种致病性人类冠状病毒中高度保守，当药物进入人体后，大概率不会干扰人体自身蛋白酶的功能，所以3CL抑制剂相对安全。
在本研究中，首先针对101个中药单体进行筛选发现橄榄苦苷具有较好的SARS-CoV-2 3CL蛋白酶抑制活性（IC50 = 4.18 ± 0.09 μM），进一步研究发现儿茶酚骨架对活性至关重要，且与SARS-CoV-2 3CL蛋白酶共价结合。随后针对45个儿茶酚类化合物进行活性筛选，发现蟛蜞菊内酯、辣椒平和巴西苏木素在抑制SARS-CoV-2 3CL蛋白酶方面表现出较好的活性，其IC50值分别为1.35 μM、1.95 μM和1.18 μM。通过时间依赖性实验、酶动力学研究、稀释和透析实验验证了这些儿茶酚类天然产物是不可逆的共价抑制剂。同时对三种重要的半胱氨酸蛋白酶（SARS-CoV-2 papain-like protease, Cathepsin B和Cathepsin L）具有良好的选择性。随后，通过SPR实验验证了巴西苏木素与SARS-CoV-2 3CL蛋白酶的结合亲和力，其KD值为0.80 μM。分子动力学模拟研究揭示了巴西苏木素与靶蛋白存在两种可能的结合模式。此外，巴西苏木素在A549-hACE2-TMPRSS2细胞中显示出良好的抗SARS-CoV-2活性，全时间段和感染后给药处理的EC50值分别为7.85 ± 0.20 μM和5.24 ± 0.21 μM。由于巴西苏木素在体外具有较好的抗病毒活性，为开发新型抗SARS-CoV-2药物提供了一种潜在的先导化合物。
我院王风博士生与广州实验室刘冬兰副研究员为论文共同第一作者，我院林国强研究员、田平研究员、高顶顶副研究员、岑一欣助理研究员及广州医科大学赵金存教授为论文共同通讯作者，上海中医药大学为论文第一通讯单位。该研究得到了“十四五”国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家中医药多学科交叉创新团队、上海市科学技术委员会、上海市教育委员会、上海市卫生健康委员会以及上海中医药大学有组织科研等项目的支持。
撰稿人：王风