咖啡酸衍生物抑制呼吸道合胞病毒F蛋白的作用机制和构效关系研究

Respiratory syncytial virus (RSV) is one of the most common respiratory infective viruses, however, there is no specific and effective drugs for the treatment and prevention of RSV infection so far. RSV-F protein mediates RSV fusion into host cell in the early stage of RSV replication, and thus RSV-F protein inhibitor can prevent the viral infection. Our previous study showed that some dicaffeic acid derivatives from the medicinal herbs traditionally used in southern China possessed more potent anti-RSV activity than ribavirin (positive control). Preliminary mechanistic study revealed that the dicaffeic acid derivatives could inhibit RSV fusion into host cell, and significantly downregulate the expression of RSV-F protein. Moreover, a dicaffeic acid derivative was proved to interfer the connection between F protein and its receptors in the cell menbrane. In the present study, we will be conducted to further isolate the new caffeic acid derivatives from the active herbs and synthesize a serial of new caffeic acid derivatives for setting up the compound library of dicaffeic acid derivatives, and then to study the anitviral mechanism and structure-activity relationship (SAR) of caffeic acid derivatives against RSV-F protein. The present study will provide the scientific support for developing the new RSV-F protein inhibitor.

呼吸道合胞病毒（RSV）是除甲型流感病毒外最常见的呼吸道感染病毒，目前尚无特异有效的预防和治疗药物。RSV-F蛋白是病毒囊膜上的融合蛋白，主要功能是介导病毒穿入宿主细胞，F蛋白抑制剂可在病毒复制的早期阻止病毒感染。目前，寻找F蛋白抑制剂已成为研究治疗RSV感染新药的热点。本课题组在对岭南中草药抗病毒活性成分研究中，发现部分双咖啡酸衍生物具有很强的抗RSV活性，且毒性低，其选择性指数远高于阳性对照药利巴韦林。初步的作用机制研究显示，双咖啡酸衍生物能在病毒复制的早期抑制病毒入侵、显著降低F蛋白的表达，并且可干扰F蛋白与宿主细胞表面受体的相互作用。本项目拟在前期工作基础上，进一步分离鉴定具抗病毒活性的岭南中草药中结构新颖的咖啡酸衍生物，并设计合成系列新型的咖啡酸衍生物，以构建此类化合物的样品库，深入研究其抑制RSV-F蛋白的作用机制和构效关系，为研究和开发新型的RSV-F蛋白抑制剂提供科学依据。

呼吸道合胞病毒 (RSV) 是除甲型流感病毒外最常见的呼吸道感染病毒，易感人群主要是婴幼儿，所以RSV疫苗的安全性要求较高，抗体药物帕利珠单抗因长期效果不佳等原因，临床上尚未能普遍推广使用，利巴韦林是目前公认对RSV具一定疗效的广谱抗病毒药物，但毒性高，且医学界对利巴韦林的临床疗效尚存有争议。本课题组前期发现，某些具有清热消炎作用的岭南中草药具有良好的抗RSV作用，活性成分均为咖啡酸类化合物，某些双咖啡酸类化合物的活性优于利巴韦林，且作用靶点可能是病毒囊膜上的融合蛋白 (RSV-F蛋白)。.本项目继续从筛选出来的中草药中分离和鉴定了一系列结构多样的咖啡酸类化合物，3D-QSAR分析结果显示，咖啡酰基是该类化合物的重要活性基团。因此，在保留咖啡酰基的基础上，我们设计合成了四个系列的咖啡酸类衍生物，构建了该类成分的化合物库，深入探讨了咖啡酸类化合物的酯化、构型变化、非奎宁酸连接和酰胺化等结构因素对活性的影响。结果表明，构型变化、非奎宁酸连接和酰胺化等因素对活性影响不大，简单的酯化却能得到活性 (尤其是体内活性) 更好、稳定性比天然咖啡酸类化合物更高的产物。同时，我们对咖啡酸衍生物抑制RSV-F蛋白的作用机制进行深入研究，成功筛选到了咖啡酸衍生物的耐药病毒株。测序结果显示，耐药株的F蛋白第394位氨基酸由赖氨酸 (K) 突变为精氨酸 (R)；表面等离子共振实验证实了咖啡酸衍生物能与RSV-F蛋白直接结合。进一步的分子生物学研究结果表明，咖啡酸衍生物可抑制F蛋白的胞外域与宿主细胞膜表面的结合，其作用机理与阳性药TMC353121 (临床二期的RSV-F蛋白抑制剂) 和帕利珠单抗 (RSV-F蛋白的中和抗体) 均不同，是一类新型的F蛋白抑制剂。在这些研究结果的基础上，本课题组目前正致力于设计合成活性和代谢稳定性更好的新型小分子RSV-F蛋白抑制剂。