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基于小RNA病毒2C解旋酶核心结构特征的抗病毒策略

批准号:
82072291
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
崔胜
学科分类:
人乳头瘤病毒、狂犬病毒、细小病毒、朊病毒及其他病毒与感染
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔胜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
小RNA病毒包括许多人类病毒,曾引发多次疫情爆发,是公共卫生安全的威胁。然而,小RNA病毒药物完全缺失。尽管PV和EV71疫苗上市,仍有许多病毒缺乏疫苗。COVID-19疫情警示:提前进行药物、疫苗的技术储备是应对突发传染病疫情的关键。本项目选择小RNA病毒中进化差距较大的HAV 2C与EV71 2C,一方面解析HAV 2C结构,揭示其活性及在复制中的作用;另一方面与EV71 2C比对,验证C端介导的2C-2C互作是最保守的核心特征。基于该特征设计包含C端Pocket binding Domain的多肽;利用体外体系(SPR, ITC, ATPase assay等)和细胞模型评价多肽对病毒复制的抑制能力;确定1-2种活性较高的候选多肽;解析多肽-2C复合体的结构,揭示作用机理;最终,概念验证干扰2C-2C互作是通用抗病毒策略。申请人具有在2C蛋白研究领域具有长期积累和较强创新能力。
英文摘要
Picornaviridae includes many human viruses, have caused multiple outbreaks and are a threat to public health. However, drugs against Picornavirus are unavailable. Although PV and EV71 vaccines are on the market, there are still many viruses that lack vaccines. COVID-19 Pandemic warns: the technical reserve of drugs and vaccines in advance is the key to rapid response to outbreaks of infectious diseases in future. In this project, we selected HAV 2C and EV71 2C, which evolutionary distant in Picornaviridae. On one hand, we will determine the structure of HAV 2C, and reveal its activity and role in replication; on the other hand, comparing with EV71 2C, we prove that 2C-2C interaction is the most conservative core feature. Based on this feature, we will design peptides containing the C-terminal Pocket binding Domain; using in vitro assays (SPR, ITC, ATPase assay, etc.) and cell-base models, we will evaluate the polypeptides’ ability to inhibit viral replication; 1-2 candidate peptides with high activity will be determined; we will then determine the structure of the polypeptide-2C complex and reveal the mechanism of peptide’s action; finally, we will provide a proof of concept, that interfering 2C-2C interaction is a general anti-virus strategy. The applicant has long-term focus, abundant related research achievements and strong innovation ability in the field of 2C protein research.
小RNA病毒科包括大量人类病原体(EV71,PV,CVB3, HRV和EV-D68等),具有大流行风险。小RNA病毒传播快,感染中枢神经系统,可导致瘫痪或死亡。至今,尚无小RNA病毒药物上市。2C是小RNA病毒科最保守的非结构蛋白之一,参与了脱壳、基因组合成、免疫逃逸及病毒包装等关键过程,是潜在的药靶。项目负责人主持的2C系列研究得到基金委长期资助(81572005,81772207,82072291)。在前期工作中,我们解析了小RNA病毒科首个2C结构:肠道病毒EV71 2C和PV 2C结构;首次揭示2C蛋白由SF3-ATP酶,锌指和C端两亲性alpha-螺旋(PBD)构成;PBD与邻近2C的疏水口袋Pocket互作,介导2C多聚化,是病毒复制的关键。在本研究中,我们聚焦小RNA病毒科其他重要成员HAV(嗜肝病毒属)和FMDV(口疮病毒属)编码的2C蛋白,成果包括(1)解析了HAV 2C和FMDV 2C的高分辨率结构;(2)与肠道病毒2C结构比较发现,非肠道病毒2C也含有SF3-ATPase结构域,锌指退化,但保留了C端两亲性-螺旋(PBD或PBL);PBD/PBL与邻近2C的Pocket相结合,形成多聚体,是病毒复制的关键。(3)综合4种小RNA病毒2C的结果,揭示2C多聚化是一个关键共性特征,提出干扰2C-2C互作是通用的抗病毒策略;(4)基于Pocket靶点设计了多肽和化合物,获得具有3种抗病毒活性较高的候选分子,进行了系统的成药性评价,验证该靶点具有可靶向性(druggability);(5)国内外同行关注2C新靶点的发现,依据类似的抗病毒策略,设计了靶向EV71,CVB和EV-D68 2C的抑制剂,并发表相关成果。总而言之,我们在2C结构、功能和抗病毒策略领域取得了一系列原创成果,处于领域领跑地位。相关研究成果在Sci Adv,PLoS Pathog,Cell Rep和Nucleic Acids Res等学术期刊发表系列论文(均标注课题号),获得1项国际PCT发明专利授权,得到国际同行认可。目前,项目团队正在进行药物优化、评价,加快进入临床实验阶段,有望实现首个小RNA病毒药物的突破。项目在研期间,项目团队与上海光源,瑞士光源,农科院兰州兽研所,海德堡大学等国内外科研结构开展合作研究和学术交流,取得重要合作成果。已培养多青年名科研人员和研究生。
靶向多结构域SARS-CoV-2 NSP3蛋白的抗新型冠状病毒创新药物研究
肠道病毒解旋酶在囊泡膜上组装六聚体及催化双链RNA解旋结构基础
2C解旋酶在肠道病毒感染中关键功能的结构基础
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