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严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 是冠状病毒病 19 (COVID-19) 的病原体,它仍在肆虐全球,给国际社会造成严重混乱,对全球健康构成重大威胁。自 2019 年底首次爆发以来,已开发出多种干预措施来防止该病毒的传播。如今,一些疫苗已获批准并广泛使用。然而,SARS-CoV-2 迅速变异的事实使得这种方法的有效性和安全性不断受到争论。因此,仍然需要抗病毒药物来对抗 SARS-CoV-2 的感染。SARS-CoV-2 的木瓜蛋白酶样蛋白酶 (PLpro) 支持病毒繁殖并抑制宿主的先天免疫反应,这使得 PLpro 成为一个有吸引力的药物靶点。抑制PLpro不仅可以阻止病毒复制,还可以恢复宿主的抗病毒免疫力,使患者尽快康复。本文介绍了SARS-CoV-2 PLpro的结构和功能特征以及PLpro抑制剂的最新研究进展。本文还总结了目前可用的针对PLpro的抑制剂及其结构基础。
2019 年 12 月下旬,中国武汉市报告了由新型冠状病毒 (CoV) 引起的聚集性肺炎病例(1-3)。基因组测序表明,这种致病冠状病毒与蝙蝠冠状病毒的序列同源性为 96.2%,与 SARS-CoV 的序列同源性为 79.5%(4-6)。国际病毒分类委员会将这种新型冠状病毒命名为严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2),世界卫生组织 (WHO) 于 2020 年 2 月 11 日将这种肺炎命名为 COVID-19(7)。疫情迅速蔓延至 212 多个国家,世卫组织宣布其为全球卫生紧急事件(8)。目前尚无临床有效的疫苗或特异性抗病毒药物可用于预防和治疗 COVID-19 感染。 α-干扰素与抗 HIV 药物洛匹那韦/利托那韦(Kaletra®)的组合已被使用,但疗效仍然非常有限,并且可能存在毒性副作用(9)。吉利德科学公司开发的广谱抗病毒药物瑞德西韦也正在被探索用于
1 再生医学和血管生物学科,Monzino 心脏病学中心-IRCCS,意大利米兰 20138; erica.rurali@ccfm.it (紧急事务管理局); maria.corliano@gmail.com (MC); mariabalzo103@gmail.com (MB); michela.piccoli93@hotmail.it(MP); donato.moschetta@ccfm.it (DM); giulio.pompilio@ccfm.it (全科医生); patrizianigro@gmail.com (PN) 2 罕见疾病中心,马凡氏综合征诊所,心脏病学科,ASST FBF-Sacco,20157 米兰,意大利; alessandro.pini@asst-fbf-sacco.it 3 血管心脏遗传学中心,IRCCS Policlinico San Donato,San Donato Milanese,20097 意大利米兰 4 国家研究委员会(CNR),生物医学研究与创新研究所(IRIB),90146 巴勒莫,意大利; raffi aella.gaetano@ibim.cnr.it 5 生物医学和临床科学系“L. Sacco”,米兰大学,20157,意大利; carlo.antona@unimi.it 6 巴塞罗那大学生物医学系和奥古斯特·皮伊·苏尼尔调查研究所(IDIBAPS),08036 巴塞罗那,西班牙; gegea@ub.edu 7 马克斯普朗克生物物理化学研究所,37077 哥廷根,德国; gunter.fischer@mpibpc.mpg.de 8 德国马丁路德大学哈勒维滕贝格分校生物化学与生物技术研究所酶学系,06120 哈勒,德国; miroslav.malesevic@biochemtech.uni-halle.de 9 心脏外科部,Monzino 心脏病学中心 IRCCS,20138 米兰,意大利; francesco.alamanni@unimi.it 10 米兰大学临床和社区科学系,20122 米兰,意大利 11 特雷维索组织库基金会,31100 特雷维索,意大利; ecogliati@fbtv-treviso.org (欧盟); adolfo.paolin54@gmail.com (AP) 12 心血管外科部,Monzino 心脏病学中心 IRCCS,20138 米兰,意大利 * 通讯地址:gianluca.perrucci@ccfm.it;电话:+39-02-5800-2754;传真:+ 39-02-5800-2342 † 与上一位作者贡献相同。
Apelin受体(APJR)属于A类G蛋白偶联受体(GPCR)组,该组与心脏发育,心血管稳态和心脏收缩密切相关[1,2]。APJR信号通路的激活可以减轻或治疗许多与心血管相关的疾病,例如心力衰竭和高血压(图1)。许多制药公司,例如Amgen,BMS和Sanofi,都试图开发有效的APJR激动剂配体;但是,到目前为止,还没有成功销售药物。要开发APJR的新激动剂,尤其是小分子药物,了解小分子结合模式的分子机制至关重要。To investigate the molecular mechanism of a small- molecule ligand, we chose a potent small-molecule agonist, (1S,2R)-N-(4-(2,6-dimethoxyphenyl)-5-(6- methylpyridin-2-yl)-4H-1,2,4-triazol-3-yl)-1-hydroxy- 1-(5-甲基吡啶蛋白-2-基)丙烷-2-磺酰胺(称为CMPD644),类似于开发用于治疗心力衰竭的临床阶段药物候选药物(美国专利WO2016187308A1,AMGER INC。)。经过几轮优化后,我们通过冷冻方法在复合物中获得了CMPD644结合的APJR结构,其下游异三聚体G A I G BG [3]。有趣的是,我们观察到来自一个Cryo-EM数据集的两种类型的APJR-GI耦合化学测定法。二聚体APJR和单体APJR采用2:1和1:1(受体:G蛋白)化学计量比(图2)。这提供了第一个直接的结构证据,表明配体结合和G蛋白偶联APJR信号复合物中同型和单体共存。了解小分子配体结合
质量控制数据通过使用用荧光素重标记的蛋白质测量胰腺提取物中蛋白酶样品的活性来测试蛋白质的无EDTA蛋白酶抑制剂鸡尾酒。在存在和不存在鸡尾酒的情况下测量所得的荧光,并用于计算抑制%。与没有任何抑制剂鸡尾酒的样品相比,蛋白质蛋白酶无EDTA的蛋白酶抑制剂鸡尾酒可提供≥70%的抑制作用。
饮食蛋白已被证明会影响长期健康结果,具体取决于其数量和来源。有人提出,肠道菌群与饮食蛋白的相互作用介导了饮食蛋白对健康结果的某些影响。但是,尚不清楚哪种特定宿主反应促进了不同动植物来源的饮食蛋白质的健康影响。此外,特定的宿主反应是由饮食蛋白质来源与肠道菌群的相互作用介导的,哪些宿主反应是由饮食蛋白直接引起的。我们使用元蛋白质组学来量化饮食,宿主和微生物蛋白在常规和无菌小鼠的粪便样品中,从六种不同的动植物和动物来源喂养纯化的饮食蛋白,包括酪蛋白,鸡蛋,鸡蛋,大豆,糙米,豌豆和酵母。我们表征了六种饮食蛋白质来源的宿主粪便蛋白质组的差异以及每个来源的常规小鼠和无菌小鼠之间的差异,以确定宿主对不同饮食蛋白源的反应以及肠道微生物群在介导这些反应中的作用。我们发现,饮食蛋白的来源和肠道菌群的存在或不存在繁殖剂对粪便宿主蛋白质组中饮食蛋白源的反应。与免疫反应,消化和屏障功能有关的宿主蛋白在带有和没有肠道菌群的不同蛋白质源中差异很大。宿主反应中的这些变化与微生物组成的变化和蛋白质消化率的差异相关。我们的结果表明,饮食蛋白质来源如何通过与肠道菌群的相互作用影响宿主生理的几个方面。
凝血障碍,导致严重的临床疾病:抗凝血酶 III (AT,SERPINC1)、α-1-抗胰蛋白酶 (A1AT,SERPINA1)、补体 C1 酯酶抑制剂 (C1INH,SERPING1) 和神经丝氨酸蛋白酶抑制剂 (NSP,SERPINI1) 分别与严重的凝血障碍、严重的肺气肿、血管性水肿和痴呆、癫痫和神经退行性疾病有关。人们经常没有讨论的是丝氨酸蛋白酶抑制剂的独特性质,这些性质使这些蛋白质能够如此有效地发挥功能,成为强大而广泛有效的中枢心血管、血液学和免疫反应途径调节剂——平衡血栓形成(血凝块形成)和血栓溶解(血凝块溶解)在止血、血管反应、肺功能、神经元信号传导和炎症等多种功能中。丝氨酸蛋白酶抑制剂在不同生理和进化背景下的普遍存在与四个核心特征相对应:(i)它们作为抑制剂的作用,专门作用于靶蛋白酶活性增加的位点;(ii)独特的“自杀式”抑制作用机制;(iii)能够靶向多种蛋白酶靶点;(iv)丝氨酸蛋白酶抑制剂结构适合于抑制活性的变构微调(Maas & de Maat,2021)。这种抑制机制已得到广泛研究。作为蛋白酶抑制剂发挥作用的丝氨酸蛋白酶抑制剂被折叠成高能结构,在相互作用时
发酵技术,基因工程和酶应用技术的进步增加了酶的使用。酶。蛋白水解细菌或蛋白酶产生酶的细菌在含有蛋白质的食物或植物中,例如棕色海藻氢氯拉斯sp。这项研究旨在获得与海洋藻类氢化层相关的产生蛋白酶的细菌。从瓦卡托比地区霍加岛附近的水域,并根据其16S rRNA基因序列识别生物体。用营养琼脂(NA)培养基对细菌分离,而在脱脂牛奶琼脂(SMA)培养基上选择蛋白水解细菌。 然后使用27F-1492R引物的PCR(聚合酶链反应)方法鉴定出在SMA培养基上产生蛋白水解区域的细菌分离株,以靶向16S rRNA基因。 基于隔离结果,有3个独特的细菌菌落可以从藻类样品和编码HIHA-1培养到HIHA-3(HIHA代表Hoga Island Hyleolathrus acroalgae)。 SMA培养基上产生蛋白酶的细菌的选择过程导致1个分离蛋白水解细菌,即HIHA-1。 通过PCR在HIHA-1分离株上的分子鉴定导致电泳凝胶大小〜1500bp的单个DNA带。 测序结果显示了DNA序列,大小为1421bp,与aestuarii aestuarii菌株TF-16(同源性水平为99,93%)的大小相似性最高。 获得并确定为Aestuarii菌株HIHA-1。,而在脱脂牛奶琼脂(SMA)培养基上选择蛋白水解细菌。然后使用27F-1492R引物的PCR(聚合酶链反应)方法鉴定出在SMA培养基上产生蛋白水解区域的细菌分离株,以靶向16S rRNA基因。基于隔离结果,有3个独特的细菌菌落可以从藻类样品和编码HIHA-1培养到HIHA-3(HIHA代表Hoga Island Hyleolathrus acroalgae)。SMA培养基上产生蛋白酶的细菌的选择过程导致1个分离蛋白水解细菌,即HIHA-1。通过PCR在HIHA-1分离株上的分子鉴定导致电泳凝胶大小〜1500bp的单个DNA带。 测序结果显示了DNA序列,大小为1421bp,与aestuarii aestuarii菌株TF-16(同源性水平为99,93%)的大小相似性最高。 获得并确定为Aestuarii菌株HIHA-1。通过PCR在HIHA-1分离株上的分子鉴定导致电泳凝胶大小〜1500bp的单个DNA带。测序结果显示了DNA序列,大小为1421bp,与aestuarii aestuarii菌株TF-16(同源性水平为99,93%)的大小相似性最高。并确定为Aestuarii菌株HIHA-1。总而言之,蛋白水解细菌分离株HIHA-1与海洋棕色藻类氢层sp。
针对 SARS-CoV-2 主要蛋白酶 (M pro ) 的药物是已进入临床使用的有效治疗方法。这些药物的大规模使用将对耐药突变的进化施加选择压力。为了了解 M pro 的耐药潜力,我们对可能导致酵母筛选对尼玛瑞韦 (包含在药物 Paxlovid 中) 和目前处于 III 期试验的恩西瑞韦 (Xocova) 产生耐药性的氨基酸变化进行了全面调查。最近在尼玛瑞韦的多项病毒传代研究中报告的最具影响力的耐药突变 (E166V) 对尼玛瑞韦显示出最高的耐药性评分,而 P168R 对恩西瑞韦显示出最高的耐药性评分。使用系统方法评估潜在的耐药性,我们发现了 142 种尼玛瑞韦耐药突变和 177 种恩西瑞韦耐药突变。在这些突变中,有 99 种对两种抑制剂都产生了明显的耐药性,这表明很有可能出现交叉耐药性。许多表现出抑制剂特异性耐药性的突变与每种抑制剂突出底物包膜的不同方式一致。此外,具有强耐药性评分的突变往往功能减弱。我们的结果表明,尼玛瑞韦或恩西特瑞韦的强大压力将选择多种不同的耐药谱系,这些谱系将包括削弱与药物相互作用同时降低酶功能的原发性耐药突变和增加酶活性的继发性突变。全面识别耐药突变使得能够设计出具有降低耐药性潜力的抑制剂,并有助于监测循环病毒群中的耐药性。