A New Targeting Approach to Inhibit Budding of the Ebola Virus

摘要：脂质包裹的病毒可以从宿主细胞膜复制细菌和芽孢杆菌，它们可以在那里获得细菌。 脂质涂层。我们对几种病毒的萌芽过程的了解对人类健康产生了重大的影响。 阐明了病毒的生命周期，并确定了治疗的靶点。丝状病毒已经形成了一种丝状的脂质-- 尽管信封和信封是在30多年前被发现的，但关于它们将如何组装，目前还不太清楚。 而芽来自于宿主细胞、质膜和细胞膜。丝状病毒，包括埃博拉病毒(EBOV)，已经达到了历史新高。 病死率很高，而且仍然缺乏FDA批准的新疗法或用于临床治疗的疫苗。此外，目前还没有足够的疫苗。 EBOV糖蛋白是人类抗体和疫苗治疗的主要靶点，在中国经历了极高的基因突变率。 随着EBOV病毒的传代，动物免疫和人类免疫研究发现并逃脱了EBOV糖蛋白基因的突变。 通过动物模型，丝状病毒可以编码七个新的基因，包括主要的病毒基质蛋白和VP40，其中包括VP40。 调节丝状病毒在宿主细胞中的萌发。VP40是目前唯一在哺乳动物细胞中表达的丝状病毒蛋白。 有足够的能力来生产像病毒颗粒一样的病毒粒子(VLP)几乎与活的病毒粒子几乎没有区别。因此，VP40病毒已经被发现。 它是在BSL-4实验室之外研究病毒和萌芽病毒的一个新的模型。VP40已经被证明是一个很好的模型。 二聚体是一种由-螺旋结构域相互作用介导的二聚体，它在其N-末端结构域基因中存在突变。 用于调节二聚化过程的VP40模型的NTD模型不足以消除模型和系统中的病毒式二聚化模型。 关于VP40的单体/二聚体的平衡状态和低聚物组装过程的生物物理状态如何，目前还知之甚少。 以及在病毒的生命周期中，VP40是否是一种非常可行的药物和靶点。这是R21的核心假说。 建议是，新一代化学药物工具包是基于一种-螺旋多肽的订书法，这些多肽不能被直接使用。 研究VP40的组装和抑制VP40的二聚化。在具体的目标1中，我们将继续设计和合成。 候选人被钉入了一种-螺旋多肽，该多肽是以VP40二聚体为靶点的。我们将不会阐明最优的选择。 使用计算机分析技术，对-螺旋多肽的氨基酸序列和化学连接物进行分析。 假设在体外可以通过对VP40的主要二聚体螺旋进行优化来阻止VP40二聚体的形成。 我们将继续使用计算化学分析技术，并建立一种快速的化学合成方法，以进一步产生新的铅。 候选人需要进行量化分析。目标2的具体目标将不会调查被装订为的审计机制-- 螺旋多肽可以与VP40蛋白相互作用，并能抑制VP40蛋白的二聚化和VLPs的萌芽。 在VP40二聚体的形成、VP40的脂质结合、VLPs的新的和萌芽的VLPs中，我们将对其进行评估，以进一步破译VP40的能力。 先导化合物有助于抑制二聚体的形成和随后的萌芽。综合起来看，这些研究应该是必要的。 生产一种新的药物，并提供一种重要的机械性的方法来洞察VP40的潜在生存能力，因为它是一种重要的药物靶向，并提供了一种更好的方法。 生物物理学有助于理解决定VP40组装的主要性质。

Abstract:  Lipid-­enveloped  viruses  replicate  and  bud  from  host  cell  membranes  where  they  acquire  their  lipid  coat.    Understanding  the  budding  processes  of  several  viruses  has  had  significant  impact  on  elucidating  the  viral  life  cycle  and  identifying  therapeutic  targets.  Filoviruses  have  a  filamentous  lipid-­ envelope and despite being discovered more than 30 years ago, not much is known on how they assemble  and  bud  from  the  host  cell  plasma  membrane.  Filoviruses,  which  include  Ebola  virus  (EBOV),  have  a  high  fatality  rate  and  there  is  still  a  lack  of  FDA  approved  therapeutics  or  vaccines  for  treatment.  Moreover,  the  EBOV  glycoprotein,  the  prime  target  of  antibody  and  vaccine  therapy  undergoes  a  high  rate  of  mutation  in  animal  and  human  studies  and  escape  mutant  of  glycoprotein  have  been  found  as  EBOV  is  passaged  through  animal  models.  Filoviruses  encode  seven  genes  including  the  viral  matrix  protein  VP40,  which  regulates  budding  from  the  host  cell.  VP40  as  the  only  filovirus  protein  expressed  in  mammalian  cells  is  sufficient  to  produce  virus  like  particles  (VLPs)  nearly  indistinguishable  from  live  virions.  Thus,  VP40  has  served  as  a  model  to  study  viral  budding  outside  of  BSL-­4  laboratories.  VP40  has  been  shown  to  be  a  dimer,  which  is  mediated  by  a-­helical  interactions  in  its  N-­terminal  domain  (NTD).  Mutation  of  residues  in  the NTD of VP40 that mediate dimerization is sufficient to abrogate viral budding in model systems. To date,  little  is  known  about  how  VP40  monomer/dimer  equilibrium  and  biophysics  of  oligomer  assembly  are  regulated as well as if VP40 is a viable drug target in the viral life cycle. The central hypothesis of this R21  proposal is that generation of a new chemical toolkit based upon stapled a-­helical peptides  can be used to  study  VP40  assembly  and  inhibit  VP40  dimerization.    In  specific  aim  1,  we  will  design  and  synthesize  lead  candidate  stapled  a-­helical  peptides  that  target  the  VP40  dimer  interface.  We  will  elucidate  the  optimal  amino  acid  sequences  and  chemical  linker  of  stapled  a-­helical  peptides  using  computational  analysis.  We  hypothesize that optimization of the stapled helices can be performed to block VP40 dimer formation in vitro  and  in  cells.  We  will  use  computational  analysis  and  a  rapid  chemical  synthesis  method  to  generate  lead  candidates  for  quantitative  analysis.  Specific  aim  2  will  investigate  the  mechanism  by  which  stapled  a-­ helical peptides interact with VP40 and inhibit VP40 dimerization and budding of VLPs.  Quantitative assays  of VP40 dimer formation, VP40 lipid-­binding, and budding of VLPs will be assessed to decipher the ability of  lead  compounds  to  inhibit  dimer  formation  and  subsequent  budding.  Taken  together,  these  studies  should  produce  new  and  important  mechanistic  insight  into  the  viability  of  VP40  as  a  drug  target  and  a  better  biophysical understanding of the properties that govern VP40 assembly.