抗HIV融合抑制剂的设计及其作用机理研究

在艾滋病病毒 (HIV-1) 感染宿主细胞的过程中，HIV-1跨膜蛋白gp41在病毒进入宿主细胞的过程中具有非常重要的作用，因此gp41是研制抗HIV药物的一个重要靶标。以gp41为靶标设计的抑制剂称为融合抑制剂，其作用机理研究、抑制剂的设计及优化是研发抗HIV融合抑制剂的重要基础。本项目拟在我们前期工作的基础上，首先将分子模拟方法与分子生物学实验紧密结合，研究融合抑制剂的作用机理。然后在作用机理研究的基础上，设计及优化融合抑制剂，并用类药性评估方法剔除不可能成药的化合物；再结合药物合成、酶学测活实验，挑选出有一定活性的抑制剂，并进一步进行结构改造；重复以上步骤，最后获得活性较高的抗HIV的融合抑制剂。本研究属于物理化学、药物化学及生物学的交叉领域，对于药物设计方法学与融合抑制剂作用机理的研究以及新的抗HIV融合抑制剂研发具有重要的理论和应用价值。

本项目主要进行了四方面的工作：艾滋病病毒（Human immunodeficiency virus，HIV）抑制剂的抑制机理及耐药机理研究、HIV融合抑制剂体外筛选方法、HIV 抑制剂的三维定量构效关系模型及提高模型预测能力的方法、非对映体多肽融合抑制剂的设计等。（1）利用分子模拟研究跨膜蛋白gp41一束多肽链的氨基酸残基发生突变时，与它对应的另一束多肽链上的残基会发生补偿突变。单点突变不仅会影响影响抑制剂与gp41 的结合，也会影响 gp41自身两束螺旋的结合，进一步影响由gp41 介导的膜融合过程，减慢膜融合的速率；补偿突变造成的结构变化可以在两束螺旋之间引入更多疏水残基间的接触和疏水相互作用，使得两束螺旋结合更强。（2）建立了两种测定HIV融合抑制剂体外活性的方法：直接包被式和磁珠式，为更快的寻找融合抑制剂提供了良好的抑制剂活性测定方法。（3）用三维定量构效关系研究整合酶抑制剂及融合抑制剂的药物结构活性关系，为挖掘影响小分子亲和力的关键理化特性，设计新型高活性的HIV-1抑制剂的提供线索和参考。为了提高3D QSAR模型的预测能力构建一致性模型。在原定量构效关系模型的交叉相关系数为 时，一致性模型可以提高3D-QSAR模型的预测能力，当交叉相关系数 ，一致性模型不能提高3D-QSAR模型的预测能力。（4）基于融合抑制剂与其受体HIV-1跨膜蛋白gp41的作用机理的研究，设计及合成了36条含30～38个氨基酸残基的小肽，多肽的50％抑制病毒浓度（IC50）介于50~300 nM之间。其中活性最好的8号多肽（CT105）（IC50 = 53.25 nM）含38个氨基酸残基，和现在临床使用药物恩夫韦肽的活性基本一致，可以作为苗头化合物进一步研究。其作用位点位于gp41分子上N端重复序列的多个功能区，能有效抑制HIV病毒进入宿主细胞。本研究可为我国创新药物的研究及开发提供一条有效的途径，并通过完成本项目，可以为国家培养出一些高质量的药物设计方面的专业人才。将对北京工业大学“十三五”规划创新药物的研究与开发具有积极的推动作用。通过完成该基金项目，在国内外核心期刊上发表学术论文16，其中SCI收录14篇，EI收录1篇。在国际会议上发表EI收录论文2篇，并培养出硕士研究生5名。