蛋白-蛋白互作抑制剂在抗HIV治疗中的研究进展

杨立莉 叶剑

(1.浙江大学浙江加州国际纳米技术研究院 浙江杭州 310058;2.浙江大学药学院药理毒理与生化研究所 浙江杭州 310058)

1 背景

I型人类免疫缺陷病毒(HIV/1)是获得性免疫缺陷综合征(AIDS)的主要病原,高效抗逆转录病毒治疗(HAART),使用包含至少三种以HIV复制周期不同过程为靶点的抗HIV药物。目前基于对病毒生活周期研究的HAART极大的延长了病人的生命,提高了病人的生活质量,改善了疾病的临床结果,使AIDS由急性致死的感染转向可控的慢性感染。

HAART虽然成功控制了HIV的感染,但是仍然具有很严重的问题,比如药物的副作用以及多重耐药性等[1]。因此需要更多的努力完善现有的治疗方法,着重于新的靶点。

蛋白-蛋白互作(protein-protein interaction,PPI)在大多数细胞过程以及病毒组装和复制中发挥着举足轻重的作用。众所周知,细胞中所有蛋白在一个巨大的网络中相互联系,蛋白在网络中相互作用,结合然后解离。PPI在很多细胞功能中的关键作用,以及它们复杂的调控和特异性使蛋白复合体的PPI成为潜在的药物靶点。

2 HIV蛋白-蛋白互作及其抑制剂

目前已被批准上市的治疗HIV/AIDS的药物有六类:核苷类逆转录酶抑制剂,非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs),蛋白酶抑制剂,融合抑制剂,进入抑制剂,整合酶抑制剂。蛋白-蛋白互作抑制剂(PPIIs)有很大的潜力成为抗病毒药物,PPIIs可以通过直接抑制两个酶的互作,发挥抗病毒作用。另外由于许多酶只有在多聚体的构型才有活性。因此影响多聚化的小分子也可以调节酶的活性。抗HIV/AIDS药物中抑制PPI的多种药物在研究之中。

2.1 HIV蛋白酶抑制剂

HIV蛋白酶是第一个作为PPI抑制剂靶点的HIV蛋白。HIV蛋白酶的原生态构型是二聚体,包含两个相同的由99个氨基酸构成的亚基。这个同型二聚体的接触界面包含两个亚基的C-和N-端多肽。结合在两个亚基接触面的任何一面都会阻断亚基的二聚体化。第一个HIV蛋白酶的PPI抑制剂是由灵活的或者刚性的接头连接的两个多肽。这种结构在微摩尔及纳摩尔水平上都有抑制活性,灵活接头的结构更加有效。

2.2 HIV逆转录酶抑制剂

HIV逆转录酶(RT)是一个假异二聚体包含两个亚基,p66和p51。P66是催化亚基,而p51只是起结构和稳定作用。一些亚基接触界面上的多肽能够阻碍其形成一个有活性的逆转录酶二聚体,从而抑制逆转录酶的催化活性。对于结合到逆转录酶变构位置(位于逆转录酶的亚基接触界面附近)的NNRTIs的机制研究发现一些抑制剂使两个亚基相互作用不稳定,从而具有抑制作用。[2]

2.3 HIV整合酶抑制剂

病毒的IN作为主要的抑制HIV-1复制的替代的靶点,是近十年的研究热点。目前相继研发了几种整合酶链转移抑制剂(比如雷特格韦,埃替格韦,和Dolutegravir)。但是它们耐药基因屏障较低,很容易在临床上出现耐药性,因此需要替代的新靶点及新策略,有证据表明IN是以二聚体甚至六聚体的形式发挥作用,目前已经有一些小分子和多肽在微摩尔水平上抑制IN多聚化。[3]

HIV会劫持宿主蛋白来完成其生命周期。其中有一种转录辅因子,晶状体上皮源性生长因子(LEDGF/p75),是控制和校正病毒基因组整合到宿主染色体的辅因子,通过其C末端区域和整合酶互相作用,正因为LEDGF/p75-IN的互作在病毒复制中的重要性,使其成为一个有吸引力的抗病毒新靶点。

2.4 HIV进入抑制

HIV生命周期的其中重要一环是病毒进入宿主细胞。HIV-1进入细胞是由一种包含表面糖蛋白(gp120)和跨膜糖蛋白(gp41)这两个亚基组成的包膜糖蛋白介导的,起始于gp120和CD4以及趋化因子辅助受体(CCR5和CXCR4)的相互作用,大量的gp120和CCR5的作用研究以及这个PPI的抑制剂的研发开发了FDA批准的抗HIV药物马拉维若。

3 结语

HIV病毒对目前批准使用的药物的耐药性的增加,以及严重的副作用,使得发现新的抗HIV药物的靶点非常急迫。PPI发生在HIV病毒生活周期的不同阶段,而且发挥了重要的作用,因此能够作为一个抗HIV治疗的新颖的一个靶点。然而PPI作为抗HIV/AIDS药物的靶点的研究刚刚兴起,很多作用细节,例如蛋白之间具体的结合模式并没有研究透彻,而且蛋白与蛋白之间的接触界面相对于小分子抑制剂来说是巨大的,这增加了以结构为基础设计更有潜力的蛋白-蛋白互作抑制剂的难度。但是这并没有阻碍研究者们对PPI以及PPIIs的研究热情,本文综述的抗HIV/AIDS药物中涉及的PPI不止局限于病毒本身蛋白之间的互作,而是延伸到病毒与宿主之间的,本文在整合酶抑制剂板块提到的LEDGF/p75-IN互作,以及进入抑制剂中提到的gp120和CCR5的互作,就是两个典型的宿主与病毒之间的蛋白质互作。

本文展示了作为抗HIV/AIDS药物的新颖的靶点,PPI逐步提高的研究地位,以及有潜力药物的出现,PPIIs将会成为未来抵抗HIV的一种有力的武器。

[1]贾峥.HIV-1耐药性的研究进展[J].中国生物制品学杂志,2011,24(8):988-993.

[2]王岩.HIV-1逆转录酶的二聚化及其抑制剂的研究进展.中国药学杂志,2009,(4):241-244.

[3]闫世凤,赵桂森.HIV-1整合酶抑制剂的研究进展.中国抗生素杂志,2007,32(10):577-581.