日本血吸虫抗氧化靶标蛋白SjPrx1及SjTGR抑制剂筛选的结构基础

Schistosoma japonicum, a causative agent of schistosomiasis, is a parasitic disease affecting millions of people in China. Current treatment relies on a single drug of praziquantel, however, therapy based on just a single compound is at risky because of the high probability to cause resistance. Indeed, schistosome strains displaying low praziquantel susceptibility have already been reported. This study focus on the antioxidant proteins of SjPrx1 (Peroxiredoxins from Schistosoma Japonicum) and SjTGR (Thioredoxin Glutathione Reductase from Schistosoma Japonicum）which have been suggested as the drug targets for antischistosomal therapy. The recombinant expression system will be constructed for prepareation of proteins and the biological activities of enzymes will be determined. Also we will solve the crystal structures of proteins and the complex with its inhibitors. The screen system for drug design and development based on the three dimension structures will be set up. These results will be probably lay a solid foundation for development of chemical drugs with high affinity and specificity targeting on these proteins.

日本血吸虫病是严重危害我国人民生命健康的传染性疾病，吡喹酮（Praziquantel）是有效的化疗药物。该药物的大量重复使用有可能促使抗药虫株的出现，产生严重的公共卫生危机，事实上曼氏血吸虫抗药虫株已有报道。本研究选取新近发现的血吸虫抗氧化药物靶标蛋白-日本血吸虫硫氧还蛋白过氧化物酶（SjPrx1）及硫氧还蛋白谷胱甘肽还原酶（SjTGR）为对象，构建重组蛋白表达系统制备具有全部生物活性的SjTGR和SjPrx1蛋白酶，研究其生物活性；解析靶标蛋白单体及与其抑制剂作用的复合物高分辨率精细结构；建立以靶标蛋白为目标的化学抑制剂筛选系统，阐明其与化学抑制剂的作用机制。该研究将为发现设计出具有高亲和性与强特异性的抗血吸虫病化学治疗新型药物打下坚实基础。

血吸虫病是严重危害我国疫区人民生命健康安全的传染性疾病，以抗血吸虫病药物靶标蛋白为目标，研究其结构功能及在抗血吸虫病中的作用从而发展抗血吸虫病化疗药物具有重要的学术和潜在的应用意义。本项目以血吸虫抗氧化药物靶标蛋白-日本血吸虫硫氧还蛋白谷胱甘肽还原酶（SjTGR）及硫氧还蛋白过氧化物酶（SjPrx1）为对象，构建重组蛋白表达系统制备具有全部生物活性的SjTGR和SjPrx1蛋白酶，研究其生物活性；解析靶标蛋白单体及与其抑制剂作用的复合物高分辨率精细结构；建立以靶标蛋白为目标的化学抑制剂筛选系统，阐明其与化学抑制剂的作用机制，筛选具有抗血吸虫病活性的候选药物化学分子。本研究为发现设计出具有高亲和性与强特异性的抗血吸虫病化学治疗新型药物为长远目标。.本项目按计划完成了日本血吸虫硫氧还蛋白谷胱甘肽还原酶（SjTGR）和硫氧还蛋白过氧化物酶（SjPrx1）的制备工作。在制备得到大量SjTRG、SjPrx1和SjTrx蛋白酶的基础上，对这些蛋白酶的生物活性进行了表征，证实这些重组蛋白酶具有很好的生物活性；同时，我们对这些蛋白酶进行结晶工作，成功得到SjTRG、SjPrx1和SjTrx蛋白酶单体的高质量晶体，解析得到了这些蛋白酶的晶体结构，解析结果上传至国际蛋白质数据库（登录号分别为：4LA1，5JLY和4I8B）；再次，我们重点研究了SjTGR与小分子抑制剂的相互作用，研究了各类抑制剂对SjTGR这种药物靶标蛋白酶的抑制效力，发现了其中具有潜在抗血吸虫病药物功能的先导药物分子，较为系统地研究了这些药物分子在抗血吸虫成虫和尾蚴方面的药效；最后，我们探索了药物靶标蛋白SjTGR与小分子抑制剂复合物的晶体生长条件，得到了一些复合物制备的基本条件，一些复合物晶体数据正在解析过程中。.在本项研究研究过程中，相关工作发表学术SCI论文5 篇；研究过程中培养硕士研究生7名，已毕业4 名；参与学术会议及作邀请报告5次，发表相关会议论文6篇。研究结果在血吸虫病防治中具备重要的学术意义。