HIV_1整合酶及其抑制剂的研究进展
HIV-1潜在病毒库的研究进展
中国艾滋病性病2021年5月第27卷第5期Chin J AIDS STD Vol.27 No.5 May 2021557 DOI: 10.13419/ki.aids.2021.05.31HIV-1潜在病毒库的研究进展赵胜男,陈晓红(哈尔滨医科大学附属第四医院感染科,哈尔滨,150001)摘要:尽管应用了 ART,HIV-1感染的细胞仍然长期存在,这是治疗HIV-1的主要障碍。
晚期感染的记忆性CD4细胞是导致病毒持续存在的主要细胞类型,但一些研究表明,非T细胞也可以作为长期的病毒库。
目前利用潜伏期反转剂(LRAs)暴露潜伏的HIV-1和通过免疫效应功能杀死暴露细胞的“激活和杀伤”策略得到越来越多人的关注,而艾滋病功能性治愈又逐渐成为目前艾滋病治疗中的研究热点。
本文对体内潜伏HIV的细胞、病毒库的持续机制及治疗策略的研究进展进行综述。
关键词:艾滋病病毒;病毒库;治疗策略中图分类号:R 373.9 文献标志码:A文章编号:1672-5662(2021)05-0557-04Research advance on the latent reservoir for HIV-1 ZHA O Shengnan, CHEN Xiao h ong. (Department o f Infectious Diseases, the Fourth Ajfiliated Hospital o f H arbin Medical University, Harbin 150001, China)Corresponding author:CHEN Xiaohong,Email:catherine89034@Supported by the National Science and Technology Major Project (2017ZX10202102-004-001,2018ZX10302104-G O1-005); the Natural Science Fund of Heilongjiang Province(C2017043)Abstract: Reservoirs of HIV-1-infected cells persist long-term despite highly active antiretroviral therapy(ART)and represent the main barrier against a cure for tently-infected memory CD4 cells are the predominant cell compartments responsible for viral persistence,but some studies suggest that non-T cells can also serve as long-term viral reservoirs.The"shock and kill"strategy aiming to expose latent HIV-1with latency-reversing agents(LRAs)and kill the exposed cells through immune effector functions is currently attracting more attention.The functional cure of AIDS seems to be a hot spot in the current treatment of AIDS.This paper reviews the recent progress of HIV-1reservoirs on latent cells in vivo,persistence mechanism,and therapy strategies.Keywords: HIV-1;reservoirs;therapy strategiesART的问世提高了 HIV感染者治愈的可能性,使许多患者的病毒血症急剧下降至低于检测下限然而,ART并不能从人体内消除所有受H1V感染的细胞,一旦ART中断,这些受感染的细胞就会刺激病毒的反弹复制,并导致高水平的病毒血症潜伏感染的静息CD4细胞能够提供终生复制的HIV-1,这个潜在病毒库的半衰期约44个月按照这种速度,至少需要60年的治疗才能根除病毒库,这使得通过目前的AKT来根除HIV变得不切实际。
艾滋病的治疗进展与新药研发
艾滋病的治疗进展与新药研发艾滋病(Acquired Immune Deficiency Syndrome,简称AIDS)是由人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus,简称HIV)引起的一种严重的免疫系统疾病。
自艾滋病被发现以来,科学家们一直致力于研究寻找更有效的治疗方法和新药物,以提高患者的生活质量和延长寿命。
本文将探讨艾滋病治疗的进展和新药研发。
一、传统抗病毒治疗艾滋病最常用的治疗策略是抗病毒治疗,主要通过抗逆转录病毒药物(Antiretroviral Therapy,简称ART)来抑制HIV病毒的复制和扩散。
传统的抗病毒药物包括核苷类和非核苷类逆转录病毒酶抑制剂等。
核苷类逆转录病毒酶抑制剂(Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors,简称NRTIs)通过抑制病毒逆转录过程中所需的酶活性,阻断HIV病毒复制。
例如,拉米夫定(Lamivudine)和阿片齐(Zidovudine)就是常用的核苷类逆转录病毒酶抑制剂。
非核苷类逆转录病毒酶抑制剂(Non-Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors,简称NNRTIs)则是通过直接与逆转录酶结合,阻断HIV病毒复制。
经典的非核苷类逆转录酶抑制剂包括尼拉韦林(Nevirapine)和依非韦伦(Efavirenz)等。
传统抗病毒治疗虽然可以控制HIV病毒的复制,并显著减少患者的症状,延缓疾病进展,但无法完全治愈艾滋病。
此外,长期使用抗病毒药物也会出现耐药性和潜在的副作用。
二、新药研发与治疗进展随着科学技术的不断进步,新的治疗方法和药物逐渐涌现,为艾滋病的治疗带来了新的希望。
1. 整合酶抑制剂(Integrase Inhibitors)整合酶抑制剂是目前艾滋病治疗的重要进展之一。
该类药物通过抑制整合酶的活性,阻断HIV病毒将其自身的遗传物质整合到宿主细胞基因组中的过程。
艾滋病治疗药物的研究进展
艾滋病治疗药物的研究进展一、内容概要近年来,随着科学技术的飞速发展,人们对艾滋病的认识和治疗取得了显著的进展。
这篇文章将重点介绍艾滋病治疗药物的研究进展,通过对现有药物及新型药物的研究、开发和临床应用进行综述,为艾滋病患者提供更为有效和安全的治疗方案。
通过对这些方面的研究进展进行分析和总结,有望为艾滋病患者提供更为有效、安全且可负担的治疗手段,进一步改善他们的生活质量和预后。
二、抗逆转录病毒治疗发展概述近年来,抗逆转录病毒治疗(Artificial Antiretroviral Treatment, ART)取得了显著的进展,极大地改善了艾滋病患者的生活质量和预后。
根据全球不同地区的统计数据和研究,自20世纪90年代第一代抗逆转录病毒药物(NRTI)的广泛应用以来,艾滋病患者的死亡率已经显著下降,预期寿命也得到了一定程度的延长。
常用的抗逆转录病毒药物可分为三大类:核苷类反转录酶抑制剂(NRTI)、非核苷类反转录酶抑制剂(NNRTI)和蛋白酶抑制剂(PI)。
这些药物通过抑制病毒的复制环节,进而阻止病毒感染造成的细胞损伤。
核苷类反转录酶抑制剂是最早应用的抗逆转录病毒药物,其代表药物如齐多夫定(Zidovudine,AZT)和拉米夫定(Lamivudine,3TC)。
这类药物通过模拟天然核苷酸结构,竞争性结合到逆转录酶上,阻止病毒DNA链的合成,从而抑制病毒复制。
NRTI类药物在长期使用过程中可能出现耐药性,因此需要根据患者的具体情况制定个性化的治疗方案。
为了克服NRTI类药物的耐药性问题,研究人员开发出了新型的非核苷类反转录酶抑制剂。
这类药物包括依匹尼韦(Efavirenz,EFV)和奈韦拉匹(Nevirapine,NVP)。
NNRTI类药物通过结合到逆转录酶上的特定突变位点,阻止病毒催化基因的表达,从而抑制病毒复制。
相较于NRTI类药物,NNRTI类药物具有较高的耐药性产生率,但依然能够有效地抑制大多数耐药病毒株。
HIV-1逆转录酶抑制剂的研究现状及展望
苷类逆转 录酶 抑制剂 ( R I)与逆 转录 酶 N Ts ( T 的作用部位为 R R) T的底物结合 区,其结构为 合成 D A的天然底物的衍生物,与底物产生竞争 N 性抑制。如 3 一叠 氮 脱 氧 胸苷 ( Z ) 是 美 国 AT
类免疫缺陷病毒导致 的一种传染性疾病。 自 18 91 年发现首例艾滋病患者 以来 ,艾滋病 已经成为当
今世界 最 为严 重 的流 行 性 疾 病 之一 ,而 开发 寻 找
新 的抗 HV病毒 药 物亦 成 为药 物化 学家 研 究课 题 I
的重 中之重 。
1 3个剂 型 ,即 A T d、d C 4 、3 C eo z 、dI d 、dT T 、t — n fv 、eti bn oi nr t ie以及 它们 的复合制 剂 ,如 图 1及展望 I 1
程 志 坚
( 江学院化 学与环境工程 学院 江西九江 3 20 ) 九 30 5
关键词 :抗 艾滋病 药物 H V— l 转 录酶 I 逆 非核苷 类
中图分类号 :R 1.1 文献标识码 :C 文章编号 :14 9 5(01 4 09一 (5 529 6 —5 21)0—07 0) 7 4 获得 性 免疫 缺 陷综 合 征 ( curdI m nd. A q i m u oi e i e ySnrm ,AD ) fi c ydo e IS ,简 称 艾 滋 病 ,是 由 人 cn 可 分为核 苷类 逆 转 录 酶 抑 制剂 (ul s ervr n c oi ees e d e t ncpaeihbt s R I) 和非 核 苷类 逆 转 录 r sr ts iir,N Ts a i n o
基于生物电子等排原理的核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂研究进展
排原理对核苷类 药物进行 广泛的结构修饰是获得高效、 低毒、 具有较高生物利用度的新型 药物 的有效途径。本文综述 了该领
域 的研 究进 展 。
关键词 : I型 HI 病 毒 V
逆 转 录 酶 抑 制 荆 生物 电子 等 排原 理
中图 分 类号 :9 8 7 文 献 标 识码 : 文 章 编 号 :6 2 78 2 0 )3 10 4 R 7. A 17 —7 3 (0 9 0 —07 —0
・10 ・ 7
齐 鲁 药 事 Qi hr a ucl i 0 9V 1 8 N03 l P am c ta A r 2 0 o 2 , . u ei s .
基于 生物 电子等 排原 理 的核苷 类 H V一1 转 录酶抑 制剂研 究进展 I 逆
甘为, 张涛 , 王溱 波 , 燕欣 , 吴 孙哲
lgc ls eefcs t eef a yo o ia i -fe t ,h fi c f d c NRTI a e nge tyrsr td S & D, e t p f sh sb e r al e ti e . oR c an w y eo NRTI ihh shg fi e c . swhc a ihefc n y i
AB TRA S CT: V u lo i e r v r e t a s rp a e i hb t r NRTI ) f i d o p cf e e s r n c it s n i i r HI n ce sd e e s r n c i t s n i i s( o s , S a k n fs e ii r v r e ta s rp a ei h b t s l c o
HIV_1病毒感染因子Vif及其相关抑制剂的研究进展
HIV-1病毒感染因子Vif及其相关抑制剂的研究进展李震宇, 展鹏, 刘新泳*(山东大学药学院药物化学研究所, 山东济南 250012)摘要: HIV-1 (human immunodeficiency virus type 1) 病毒感染因子Vif (viral infectivity factor) 是高度保守的碱性磷酸化蛋白质, 是HIV-1的辅助调节蛋白之一。
Vif蛋白的主要功能是能够介导宿主细胞体内载脂蛋白 B mRNA编辑酶催化多肽样蛋白3G (apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide like 3G, APOBEC3G) 的降解, 从而增强病毒的感染性。
此外, 它还具有调节病毒的逆转录和复制晚期以及诱导细胞G2期停滞等功能。
目前, 许多实验室已经针对Vif蛋白进行抑制剂的设计。
本文简要叙述了Vif蛋白的结构与功能,并主要对其抑制剂的最新进展进行了综述。
关键词: HIV-1; AIDS; Vif; 三维结构; APOBEC3G; 抑制剂中图分类号: R916 文献标识码:A 文章编号: 0513-4870 (2010) 06-0684-10Progress in the study of HIV-1 Vif and related inhibitorsLI Zhen-yu, ZHAN Peng, LIU Xin-yong*(Institute of Medicinal Chemistry, School of Pharmacy, Shandong University, Jinan 250012, China)Abstract: Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) viral infectivity factor (Vif), one of the accessory proteins, which is a small basic phosphoprotein, is essential for viral replication and pathogenesis. The best well-characterized function of Vif is its ability to neutralize the host cell antiviral factor, apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide like 3G (APOBEC3G), which makes the viral particles more infective.In addition, Vif can regulate the reverse transcription and the advanced stage of replication of the virus particle,as well as induce the termination of cell cycle at G2 stage and so on. The designed drug aimed directly at Vif can efficiently block the maturation and infectivity of HIV-1. In this review, the structure, function and especially the related inhibitors of Vif are reviewed.Key words: HIV-1; AIDS; Vif; 3D structure; APOBEC3G; inhibitor艾滋病亦称获得性免疫缺陷综合征 (acquired immunodeficiency syndrome, AIDS), 是由人类免疫缺陷病毒HIV感染引起的以T细胞免疫功能缺陷为主的综合征。
抗艾滋病药物新靶标及其小分子抑制剂的研究进展
抗艾滋病药物新靶标及其小分子抑制剂的研究进展一、综述自1981年人类首次发现艾滋病病毒(HIV)以来,抗艾滋病药物的研究和开发取得了显著的进展。
然而由于HIV的高度变异性以及抗病毒药物的广泛使用,导致许多患者出现耐药现象,这使得抗艾滋病药物的研发面临巨大的挑战。
为了应对这一问题,研究者们开始寻找新的靶标和抑制剂,以提高抗艾滋病药物的有效性和降低耐药风险。
本文将对近年来在抗艾滋病药物新靶标及其小分子抑制剂方面的研究进展进行综述。
首先研究人员发现了一类与HIV复制过程密切相关的酶,即逆转录酶。
这些酶在HIV病毒的生命周期中起着关键作用,因此针对这些酶的药物具有很高的潜在疗效。
目前已经发现了多种针对逆转录酶的小分子抑制剂,如NNRTI(非核苷类反转录酶抑制剂)、PI(蛋白酶抑制剂)和TI(整合酶抑制剂)等。
这些药物在实验室和动物实验中都表现出了良好的抗HIV活性,为后续临床试验提供了有力支持。
其次研究人员还关注到HIV病毒表面的gp120gp41受体复合物。
这一复合物是HIV病毒进入宿主细胞的关键环节,因此针对这一复合物的药物具有很大的潜力。
近年来研究人员发现了一种名为CCR5的蛋白质,它能够诱导gp120gp41受体复合物与CD4阳性细胞表面的MHCII分子结合,从而促进病毒的侵入。
因此CCR5拮抗剂被认为是一种潜在的抗艾滋病药物。
虽然目前尚未实现CCR5拮抗剂的临床应用,但已有研究表明其具有良好的安全性和抗HIV活性。
此外研究人员还在寻找其他可能的抗艾滋病药物靶标,例如研究人员发现,一些非经典途径参与了HIV病毒的生命周期,如病毒颗粒装配、释放和感染等过程。
因此针对这些非经典途径的药物也具有潜在的抗HIV活性。
目前已经发现了一些针对非经典途径的小分子抑制剂,如NS34A蛋白酶抑制剂等。
抗艾滋病药物新靶标及其小分子抑制剂的研究取得了一系列重要进展。
然而由于HIV的高度变异性以及抗病毒药物的广泛使用,仍需要进一步的研究来验证这些新靶标和抑制剂的安全性和有效性。
HIV-1整合酶抑制剂体外筛选方法研究进展
摘要: 整合酶是 H I V基 因表 达和复制 所必需 的酶 , 而且宿 主
细胞内不存 在该 酶的类似物。 因此 , H I V 一 1 整合 酶 已成 为设
计、 筛选抗 H I V药物 的理 想 靶点 。迄今 为止 , R a l t e g r a v i r 仍
H I V - 1整合酶抑制剂体外筛选方法研究进展
张 旋 , 杨柳萌 , 郑永唐
( 1 . 中国科 学院昆明动物研 究所 中国科学院和云南省动物模 型与人类疾病机理重点 实验室 , 云 南 昆明 6 5 0 2 2 3 ;
2 . 昆明医学院药学院暨云南省天然药物药 理重点实 验室, 云南 昆明 6 5 0 0 3 1 ; 3 .中 国 科学院大学, 北京 1 0 0 0 3 9 )
酶抑制剂的关键 。目前 , HI V 一 1 整合酶 抑制剂筛 选方法 有多 种, 各有优缺点 , 该文将对文 献报道 的整合 酶抑制 剂体外 筛
选方法的最新进展做一介绍 。 关键词 : HI V; 整合 酶抑 制剂 ; 酶联 免疫 吸 附 ; 时 间分 辨荧 光 法; A l p h a S c r e e n ; 荧光共振 能量转 移 ; 表面 等离 子共振 ; 实 时 荧光定量 P C R; 虚拟筛选
d o i : 1 0 。 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 l一1 9 7 8 . 2 0 1 3 , 0 1 . 0 0 4
目前 , 美国 F D A已批 准 3 0多种抗 H I V药物 用于 临床 ,
文献标 志码 : A 文章编号 : 1 0 0 1—1 9 7 8 ( 2 0 1 3 ) 0 1 — 0 0 1 4— 4 0 中国图书分 类号 : R - 0 5 ; R 3 7 3 . 9 ; R 9 7 7 . 3 ; R 9 7 8 . 7
HIV-1新型重组毒株的不断出现对基因型耐药检测结果解释的挑战
.综述. HIV-1新型重组毒株的不断出现对基因型耐药检测结果解释的挑战郑姗廖玲洁邢辉中国疾病预防控制中心性病艾滋病预防控制中心病毒与免疫研究室,北京102206通信作者:邢辉,E m ail: xingh@,电话:************【摘要】艾滋病的流行仍然是重大的全球性问题。
由于HIV的变异与进化,各种新型流行重组型毒株不断被发现。
随着高效抗逆转录病毒疗法的推广使用,HIV耐药性的出现和流行传播增加了抗病毒治疗的难度,新型流行重组毒株的耐药情况研究也成为抗病毒治疗的一个不能回避的问题,本文从国内外HIV-1流行重组毒株的流行特点、全球HIV耐药总体水平及重组毒株耐药位点新发现以及表型耐药检测的研究进展几个方面进行综述。
【关键词】艾滋病病毒;新型重组毒株;基因型耐药;表型耐药基金项目:国家科技重大专项(20172X10201101);国家自然科学基金(81471962 , 81261120393);北京市科技计划项目(D161100000416002 )D0I:10.3760/cma.j .issn. 1673-4092.2020.06.021国际病毒学杂志2020 年12 月第27 卷第 6 期International Journal of Virology, December 2020, Vol. 27, No. 6 • 525 •联合国艾滋病规划署(Joint United Nations Programme on HIV/AIDS, UNAIDS)网站数据表明,全球约有3 790 万HIV存活感染者,2016年的研究报告宣布约1820万艾 滋病感染者在接受抗病毒治疗,近几年接受治疗的人数 越来越多m。
目前抗逆转录病毒治疗成为艾滋病防治的重要措施,虽然有效的降低了新发感染和死亡的发生,但抗病毒治疗中H IV耐药性的产生和传播成为阻碍其效 果的障碍之一,因此需要做好传播性耐药监测、治疗前 耐药和治疗后耐药评估等工作。
抗HIV药物的进展
抗HIV药物的进展人类免疫缺陷病毒(HIV)一直是全球范围内重大公共卫生问题的一部分。
尽管HIV感染仍然是一个艰巨的挑战,但在抗病毒治疗方面的进展使得许多感染者能够维持健康的生活方式并降低病毒传播的风险。
本文将详细探讨抗HIV药物的进展,包括药物类型、作用机制、新药开发以及未来的趋势。
一、抗HIV药物的分类抗HIV药物主要分为几类,每种类别都通过不同的机制来抑制病毒复制,减少体内病毒载量。
以下是主要的抗HIV药物类别:1. 核苷类逆转录酶抑制剂(NRTIs)这种药物通过模仿核苷酸进入病毒复制过程,从而干扰HIV逆转录过程,阻止病毒RNA转录为DNA。
常见的NRTIs包括齐多夫定(AZT)、拉米夫定(3TC)以及阿莫曲班(ABC)等。
这类药物在抗HIV治疗中已使用多年,并且效果显著。
2. 非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs)NNRTIs通过结合到逆转录酶酶活性位点以阻止其功能。
这类药物包括依非韦伦(EFV)、恩曲他滨(ETR)和瑞波韦林(RPV)。
与NRTIs相比,NNRTIs起效迅速,但医生在开处方时要注意可能发生的耐药性。
3. 蛋白酶抑制剂(PIs)PIs通过抑制HIV蛋白酶的活动,使之无法有效切割病毒前体蛋白,从而影响病毒成熟过程。
例子包括洛匹那韦/利托那韦(LPV/r)、阿扎那韦(ATV)和达拉那韦(DRV)。
这些药物通常与其他类别结合使用,以增强疗效。
4. 整合酶抑制剂(INSTIs)这类药物可以阻止HIV DNA整合到宿主细胞基因组中,这个步骤对HIV生命周期至关重要。
目前常用的整合酶抑制剂包括拉替拉韦(RAL)、多替拉韦(DTG)和比克替拉韦(BIC)。
由于其更好的耐受性和更低的副作用,这些药物在近年获得了越来越多的重视。
5. 抗病毒药联合治疗为提高疗效并减少耐药性,目前倡导使用组合疗法,通常包括两种或多种不同机制的抗HIV药物,以期达到更好的病毒抑制效果。
二、抗HIV药物的新进展近年来,不断有新的抗HIV药物问世,尤其是对新分子的研发和临床应用,使得患者可以选择更多样化的治疗方案。
HIV整合酶研究进展
药物 主要为前 两种 酶 的抑 制 剂 以及 受 体 阻 断剂 等 , 但是 由于 HV基 因极 易 突 变 导致 H V耐 药 现 象 的 I I 迅速 出现迫使 人们不 断寻求 新 的治疗靶 位 。整合 酶
抑制 剂同 以往 药物 相 比具 有新 的作用机 制 和作用靶 位 , 在人类 细胞 中没有 整合酶 的同源 蛋 白 , 其成 且 使 为抗 H V研究 中非 常有 吸 引力 的新 靶 点 。近年 来 , I
白质 , 叠形 成 3个结 构域 : 结构 域 、 折 N端 核心 区域 、 C端结 构域 。
N端 区( 4 ) 成 H C 1~ 9 形 H C基 序 ( of , 合 M t)结 i z 成 锌 指 结 构 , 含 两 个 组 氨 酸 和 一 个 精 氨 n 包 酸… 。在 z 的参 与下 , n N端 区是 整合 酶单 倍 体 聚 合成多 倍体所 必需 的 , 另外 在整 合酶 与病毒 D A末 N
( n J nenMe , 0 7 3 6 - 7 It t d 2 0 ,4: 6 ) I r 4 6 6
H V病 毒反 转录 产物 c N I D A整 合人 宿 主基 因组 是病 毒 复 制 周 期 中 必 不 可 少 的过 程 , I 整 合 酶 HV (ners ) 化整 个 整 合 反应 , H V复 制过 程 和 It ae 催 g编码 酶 的基 因 I 可编码 反转 录酶 、 白酶 和 整合 酶 。现 在抗 H V 的 蛋 I
t iy, ifu n ilf co so negai n.an itg a e i h b tr. i t v nl e ta a tr fit r to d ne r s n i io s K e o ds:HI it ga e;I tg a e ihiio s yw r V n e r s ne s n b tr r
HIV-1整合酶结构的研究进展
HIV-1整合酶结构的研究进展Abstract: The full length of determined HIV-1 (Human immunodeficiency virus type 1) integrase plays key roles in the anti-AIDS drug design based on the structure of acceptor. The structure and function of HIV-1 integrase and the advances in three aspects, segment structures, full length of constructed multimer and homologic systems, were summarized. The application value of each representative system was evaluated to provide some guidance for the platform established for the drug design and screening of HIV-1 integrase inhibitors.Key words: HIV-1; integrase; structure; drug design自从1981年6月发现首例艾滋病患者以来,艾滋病在全球范围内迅速传播。艾滋病又称获得性免疫缺陷综合症(Acquired immunodeficiency syndrome,AIDS)。中国大陆在1985年发现首例AIDS,AIDS在我国的流行经历了传入期、播散期,目前正处于高速发展期。根据最近世界卫生组织(World Health Organization,WHO)和联合国艾滋病规划署(UNAIDS,)的估算,截至2009年底,全球AIDS感染者已达3 500万人,其中成年人超过3 000万人,妇女和儿童超过1 900万人。我国AIDS病毒感染者总数已接近100万人,并呈上升趋势,若不能有效控制,今后10年这一数字可能会成倍增长,形势十分严峻。AIDS已成为威胁人类健康的大敌,对社会将造成巨大破坏。I型人类免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus type 1,HIV-1)是引起AIDS的病源。患者体内HIV-1致死CD4+细胞,干扰其正常功能,使患者免疫功能减弱,进而引发AIDS。当前AIDS治疗的主要策略是联合使用逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂的高效抗逆转录病毒疗法(Highly active anti-retroviral therapy, HAART),又称“鸡尾酒疗法”。尽管该策略在AIDS治疗上发挥了重要作用,但两类抑制剂存在较大的抗药性、高毒性及高价格。临床上迫切需要寻找新的抗AIDS药物靶点[1,2]。HIV-1整合酶(Integrase, IN)能介导逆转录病毒DNA整合到宿主细胞DNA中,整合过程包括两步反应[3]: 第一步是3’端加工(3’-end processing, 3EP),即IN切割并结合病毒DNA形成IN-病毒DNA复合物;第二步是链转移(Strand transfer, ST),即IN-病毒DNA复合物切割并结合宿主细胞DNA,将病毒DNA整合到宿主DNA中,并随着宿主DNA的复制而复制。如果能抑制病毒DNA的整合过程,就防止了细胞被永久性的感染,而且人体细胞中没有IN的功能类似物,使得IN 抑制剂选择性很高,对于正常细胞毒性小,所以针对IN催化反应的抑制剂设计已经成为国际上抗AIDS药物研究的热点[4-6]。2007年Raltegravir(MK20518)被批准为第一个抑制IN的新药,IN抑制剂的研究取得了重大突破[7,8]。HIV-1 IN含288个氨基酸残基,大小为32 kD,由N-端结构域(N-terminal domain, NTD)催化核心结构域(Catalytic core domain,CCD)和C-端结构域(C-teminal domain, CTD)折叠而成。NTD是由1~49位氨基酸残基组成的螺旋-转角-螺旋结构,内含一个不保守的HHCC锌指结构,功能上主要是促进酶的四聚化和增强酶的催化活性[9]。CCD由50~212位氨基酸残基组成,含有混合的α/β结构(共5个β折叠和6个α螺旋),是IN参与催化反应的主要区域,含有核酸内切酶和聚核苷酸转移酶的酶切位点。CCD结构上有高度保守的DDE酸性基序与二价金属离子(Mn2+或Mg2+),二者螯合共同构成IN的活性中心。值得一提的是,这3个酸性关键残基分别分布在不同的结构段上,即β1无规卷曲和α4段。另外,残基范围140~149的二级结构是一个较长的无规卷曲,该区域结构的充分柔性对于IN的催化是必须的[10]。CTD由213~288位氨基酸残基组成,包含了5个反平行的β折叠,形成了一个β桶,在IN的3个结构域中保守性最小,功能上是参与结合非特异性DNA,稳定IN-DNA复合物结构[11]。一般认为,单独的CCD就能进行简单的去整合反应,但是要完全实现3EP和ST反应,3个结构域缺一不可[12]。近年来,HIV-1 IN结构的研究是一个热点问题,引起了很多研究者的重视。有生物学家已经从蛋白质结晶以及突变试验等方面对IN的结构及催化功能进行了较为全面的研究,并取得了一定的成果。分子模拟理论工作者则主要用结构模建、分子对接以及虚拟筛选等方面进行了一些较为系统的研究。笔者从片段结构、聚集体模建和同源复合物体系的角度出发,将HIV-1 IN结构的最新研究进展进行了综述, 旨在为有效设计HIV-1 IN抑制剂提供参考。1整合酶的片段结构由于HIV-1 IN溶解性较差,难以稳定结晶,迄今生物学家用X-ray和NMR试验方法仍未获得完整的IN单体结构,更不用说二聚体和四聚体。但蛋白质数据库(Protein data bank, PDB)中目前已经有超过25个HIV-1 IN的片段结构。这里将综述比较有代表性的HIV-1 IN片段结构,这些结构虽然仅是IN的片段结构,但是它们对于早期的科研以及全长IN模建中起着重要的作用[13,14]。前面提到,作为聚核苷酸转移酶,HIV-1 IN含有2个金属结合区域,即结合Zn2+的NTD锌指结构和结合Mg2+或Mn2+的CCD,这些金属离子是酶催化所必须的。Bujacz等[15]用X-ray试验首次获得了含双Mg2+的CCD晶体结构(pdb代码:1VSH)。图1(A)给出了1VSH三维结构,其中用绿色Solid ribbon模式表示蛋白质部分,金属离子用黑色CPK模式表达,而DDE基序(Asp64,Asp121和Glu157)残基用粉红色Stick表示。该结构的解析首先证明了IN催化中需要双金属参与的观点一致,另外,Mg2+、Mn2+、Zn2+、Ca2+以及Cd2+均可以结合到CCD活性口袋区中。试验还表明,功能Loop区(残基138~149)的柔性是整合酶维持高活性所必须的。由于有Mg2+位置的确定,将为后续的结构解析提供了较好的参照作用。Goldgur 等[16]通过双突变F185K和W131E提高IN的溶解度,并把双突变IN在大肠杆菌中表达出来,然后用X-ray方法获得了到目前为止惟一的一个IN与其抑制剂1-(5-氯-吲哚-3-甲酸)-3-四唑基-1,3-丙二酮烯醇(5CITEP)的复合物结构(pdb代码:1QS4),分辨率是2.1?魡。值得一提的是,IN部分由3个CCD组成。图1(B)给出了1QS4中一个单体的三维结构,其中蛋白质和金属离子表示方法同图1(A),而DDE基序(Asp64, Asp116和Glu152)残基和5CITEP抑制剂分别用黄色Stick以及粉红色Ball-and-stick表示。1QS4中Mg2+、DDE基序和抑制剂5CITEP高分辨率的结合模式,为后续基于IN结构的药物分子设计提供了有用结构信息。多位点突变策略较大地提高了HIV-1 IN的溶解性,解析所得片段也逐渐变长。Chen等[17]通过引入五点突变(C56S/W131D/F139D/F185K/C180S),首次解析出包含有CCD和CTD区域的HIV-1 IN片段的对称二聚体,分子外形是一个“Y”字形,残基范围是52~288,分辨率为2.8?魡(pdb代码:1EX4),结构详见图1(C)。CCD和CTD之间靠27个氨基酸长度的α6螺旋(残基195~211)连接。可以推测,两个较长的α6柔性臂可能在整合催化中起着结构域重定向作用。值得一提的是,该结构是首次报道的多结构域IN体系,从结构上解释了IN四聚体存在的合理性。两个CCD 间存在1个二体接触面,而两个CTD之间距离大约为55?魡。试验表明,CTD有专一性结合DNA的特性,推测CTD在整合催化作用中,应该有参与结合、弯转甚至重定向病毒DNA的功能。电势计算结果表明,IN二聚体中有一条沿B链CCD到A链CTD的狭长正电区域带,病毒DNA可能结合到该区域。参与结合的氨基酸残基有B链的Lys159、Lys186、Arg187和Lys188以及A链的Lys211、Lys215、Lys219、Lys243、Arg263和Arg264,这点证明了结构完整性是IN发挥其催化功能的基础。另外该课题组还解析一个单独CCD(残基范围52~212)结构,与1EX4的CCD部分完全吻合,进一步证明了1EX4结构的合理性。Wang等[18]解析出了包含有NTD 和CCD区域的HIV-1 IN片段结构(pdb代码:1K6Y),形成了1对非对称的IN四聚体,CCD和CTD之间是靠一个高度无序链47~55连接,残基范围是1~212,结构详见图1(D)。该结构给出了IN四聚体中NTD以及CCD的接触界面,是模建IN四聚体的基本模板,具体做法是与包含有CCD和CTD区域的片段叠合,结构衍生模建出全长的HIV-1 IN二聚体和四聚体。为了提高溶解性以利于结晶,体系进行了三位点突变(W131D/F139D/F185K)。结构分析表明,1K6Y每个CCD或者CTD与之前报道的单体三维结构十分吻合,而且CCD与1EX4的对应区域结构类似。2完整聚集体模建研究体内及体外的一系列生物学试验研究[19]表明,有活性的HIV-1 IN是多聚体,而且病毒中也存在一些低聚体IN,推测IN在多聚体和低聚体之间有一个动态平衡。但是IN活性多聚体亚基数目有待深入研究[20]。基于PDB库中已有的IN片段结构,国际上已有很多小组用同源模建方法获得了全长IN二聚体和四聚体等结构。Luca等[21]首次用同源模建方法搭建了一条完整的HIV-1 IN二聚体结构,并用ESCHER分子对接程序与一条含有27 bp的病毒DNA进行复合物预测,获得了IN 与病毒DNA的结合模式(pdb代码:1WKN)。图2(A)给出了1WKN的三维结构,绿色及紫色Solid ribbon模式表示IN的两个单体,而病毒DNA用黄色Ring表示。模建过程有5个步骤:①保留1QS4 晶体结构[16]中A、B链的CCD,去除其中的配体、结晶水及C链,并把 4 个缺失残基Ile141、Pro142、Tyr143和Asn144 依据1BIS[22]中B链的同源区域补全;②把晶体结构中两个突变残基F158K和W131E 替换为天然残基,得到的野生型CCD二聚体的A、B链分别包含一个Mg2+;③按照包含双金属离子与HIV-1 IN高度同源的鸟肉瘤病毒IN结构1VSH[15],将第二个Mg2+放置于A、B链相应的位置;④把双金属IN2核心区与PDB代码为1EX4[17]和1K6Y[18]的结构依次叠落以获得全长的IN2;⑤最后与1WJD[23]结构叠落补全缺失的47~55 号残基。通过详细的接触残基分析,证明了搭建的全长IN 二聚体-病毒DNA复合物准确验证了一系列交叉偶联和突变试验。Luca采用的病毒DNA是已经切除3’末端2个核苷酸的。实际上,在生理状态下,病毒DNA先与IN结合后再发生3EP反应,随之IN和病毒DNA的构象将发生一定变化。所以3EP反应前后的结合模式可能会有所不同,基于此,有学者也用Jackal程序搭建了全长的IN二聚体[24-26]。并用Autodock程序获得了与8 bp以及27 bp病毒DNA(没有切除CA碱基)的复合物结构,发现随着病毒DNA长度的增加,HIV-1 IN2与病毒DNA的具有生物活性的结合模式出现的可能性相应增大。并用分子动力学方法研究了复合物在水溶液中的构象变化。结果表明,与未结合IN的病毒DNA相比,复合物中病毒DNA的结合区碱基构象变化较大,尤其是结合部位的小沟变宽。最近,Wielens等[27]以及美国国家癌症研究中心Karki等[28]分别用同源模建的方法获得了全长的整合酶四聚体,并基于四聚体结构研究了整合酶与病毒DNA 可能的结合模式以及金属离子对结合的影响。其中Karki等[28]提供了3个模建路径,得到3个模建结构。模型1路径具体为:①保留1EX4(CTD+CCD)二体结构,去除水,用Sybyl补全缺失残基,而功能Loop区(残基138~149)用PDB库中1BL3结构[29]补全,CTD的部分走向用PDB库中1IHV结构[30]校准;②用PDB库中1WJA 结构[23]补全NTD部分,这样得到了全长IN二聚体;③与1K6Y四聚体[18]叠落,获得全长四聚体;④放置两个金属Mg2+在DDE口袋中,第一个手工放置,第二个参照1QS4结构[16]。图2(B)给出了模型1结构。模型2的路径与模型1的区别有两点:①NTD结构采用1K6Y结构[18]而不是1WJA[23];②两个Mg2+的位置参照1VSH结构[15],而非手动以及参照1QS4[16]。图2(C)给出了模型2结构。模型3的路径与模型2相近,只是模型3中CTD的部分走向未用PDB库中1IHV结构[30]校准,图2(D)给出了模型3结构。Karki等[28]的研究成果首次给出了IN与病毒DNA及宿主DNA的识别结果,证明Glu152、Gln148和Lys156是结合病毒DNA 的反应部位(CA-OH3’)的关键残基;以及功能Loop区(残基140~149)主要是通过隔开病毒DNA和宿主DNA,从而起到稳定IN和复合物的作用。Wielens等[27]还用GRID程序将一系列IN抑制剂对接到IN四聚体-病毒DNA-宿主DNA上,这些对接结果都与已有的试验信息相吻合,并且对IN与DNA结合模式提供了一些有用的信息。Wang等[31]搭建了一个与Karki等[28]提供的类似全长的IN四聚体结构,首次定量考虑了金属离子对于IN与病毒DNA相互作用的影响;Ke等[32]利用PDB库中已有的片段结构,也搭建了一个IN四聚体,并把不同长度的病毒DNA对接到该平台中,结果表明,IN四聚体中有3个DNA结合区域,有两个应该是病毒DNA结合区,另一个是宿主DNA结合区。3同源蛋白酶-DNA复合物结构在HIV-1的生命周期中,HIV-1 IN主要是将病毒DNA整合到宿主细胞染色体中,整个催化反应前提是IN与病毒DNA的特异性识别与结合。在生理状态下,病毒DNA先与IN结合,随后发生3EP反应。在药物设计中,如果知道HIV-1 IN与病毒DNA的结合位点,就可以有针对性地寻找阻断HIV-1 IN与病毒DNA结合的抑制剂,阻断HIV-1的复制过程。尽管上面提到了Luca等[21]、Wielens等[27]和Karki 等[28]均搭建出IN-DNA模型,这些为HIV IN的催化机理以及IN抑制剂的合理设计研究提供了许多有益的信息,但是它们依然无法完全满足当前IN抑制剂设计工作的需要。因为在以往的IN-DNA模型构建过程中,涉及到IN二聚体、四聚体以及病毒DNA的模建,模建误差对后续计算结果准确性会造成一定的影响。总之,无论单独的全长IN还是与病毒DNA的复合物结构都缺失,尽管HIV整合酶抑制剂Raltegravir已经用于临床,但是其作用机制仍未知。Steiniger等[33]解析出Tn5转座酶与DNA末端形成的复合物结构(pdb代码:1MUS),首次提供了转座/整合路径分析的三维结构。细菌Tn5转座酶和HIV-1 IN同属于聚核苷酸转移酶家族,催化机制类似。Tn5转座酶常用于DNA转移研究的模型系统,和HIV-1 IN一样内含3个保守的氨基酸残基(Asp97、Asp188、Glu326,即DDE基序),与金属Mn2+稳定结合,共同对酶的DNA转移活性起关键性的作用。Tn5-DNA复合物结构中的Mn2+被Asp97、Glu326和DNA的3′-OH所定位,共同构成的活性口袋在三维结构上与HIV-1 IN非常相似。与HIV-1IN一样,Tn5转座酶的活性口袋区中含多个Lys残基,参与结合DNA末端序列。另外,Tn5活性口袋区中的两个金属离子得到解析,支持双金属参与IN催化的观点。在HIV-1 IN-DNA复合物结构缺乏的情况下,该结构是一个很好开展DNA转移机制研究的平台[34]。图3(A)给出了Tn5转座酶的三维结构,两个Mn2+和DDE基序残基分别用黑色CPK和粉红色Stick表示,蛋白质和DNA部分则分别用绿色Solid ribbon和黄色Stick表示。最近,Hare等[35]用X-ray方法解析出全长的原核泡沫病毒(Prototype foamy virus,PFV)IN与病毒DNA的复合体三维结构(pdb代码:3OYA)。晶体结构由PFV IN四聚体和两条病毒DNA组成,其中PFV IN与HIV-1 IN高度同源,均属于聚核苷酸转移酶家族。PFV IN保留了HIV-1 IN中高度保守的DDE活性口袋区以及双金属催化中心。Tang等[36]的对接试验表明,一系列HIV-1 IN抑制剂在PFV IN中的结合位置和在HIV-1中的结合位置相同,均是在DDE活性口袋区。鉴于晶体库中PFV IN含HIV-1 IN没有但又十分重要的一些结构信息,比如酶多聚化和病毒DNA的结合位置等,所以PFV IN可以作为基于结构的抗AIDS药物研发的一个有效靶点。4结语从原子水平上研究HIV-1 IN催化位点的结构信息和作用机理,进而为基于结构的IN抑制剂设计具有重要的意义。本文把握国内外当前对IN结构研究的前沿,总结了该领域一系列代表性成果,希望借此引起读者的关注。参考文献:[1] PERRYMAN A L, FORLI S, MORRIS G M, et al. A dynamic model of HIV integrase inhibition and drug resistance[J]. Journal of Molecular Biology,2010,392(2):600-615.[2] KOTOV A S, LI M, DIMITRIADIS E K, et al. Nucleoprotein intermediates in HIV-1 DNA integration visualized by atomic force microscopy[J]. Journal of Molecular Biology,2010,399(3):491-500.[3] DOLAN J,CHEN A P,WEBER I T,et al. Defining the DNA substrate binding sites on HIV-1 integrase[J]. Journal of Molecular Biology,2009,385(2):568-579.[4] MCCOLL D J, CHEN X W. Strand transfer inhibitors of HIV-1 integrase: Bringing IN a new era of antiretroviral therapy[J]. Antiviral Research,2010,85(1):101-118.[5] 胡建平,唐典勇,范晶,等. HIV-1整合酶G140S/G149A及T66I/S153Y突变后的构象变化[J]. 化学学报,2010,68(15):1499-1506.[6] HU J P, GONG X Q, SU J G, et al. Study on the molecular mechanism of inhibiting HIV-1 integrase by EBR28 peptide via molecular modeling approach[J]. Biophysical Chemistry, 2008,132(2):69-80.[7] SUMMA V, PETROCCHI A, BONELLI F, et al. Discovery of raltegravir, a potent, selective orally bioavailable HIV-integrase inhibitor for the treatment of HIV-AIDS infection[J]. Journal of Medicinal Chemistry,2008,51(18):5843-5855.[8] ALIAN A, GRINER S L, CHIANG V, et al. Catalytically-active complex of HIV-1 integrase with a viral DNA substrate binds anti-integrase drugs[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences USA,2009,106(20):8192-8197.[9] HEUER T S, BROWN P O. Photo-cross-linking studies suggest a model for the architecture of-118-An active human immunodeficiency virus type 1 Integrase-DNA Complex[J]. Biochemistry,1998,37:6667-6678.[10] CANNON P M, WILSON W, BYLES E, et al. Human immunodeficiency virus type 1 integrase:effect on viral replication of mutations at highly conserved residues[J]. Journal of Virology, 1994,68:4768-4775.[11] LUTZKE R A, PLASTERK R H. Structure-based mutational analysis of the C-terminal DNA-binding domain of human immunodeficiency virus type 1 integrase: Critical residues for protein oligomerization and DNA binding[J]. Journal of Virology,1998,72:4841-4848.[12] CHEN A P, WEBER I T, HARRISON R W, et al. Identification of amino acids in HIV-1 and avian sarcoma virus integrase subsites required for specific recognition of the long terminal repeat ends[J]. Journal of Biological Chemistry, 2006,281(7):4173-4182.[13] HU J P, CHANG S, CHEN W Z, et al. Study on the drug resistance and the binding mode of HIV-1 integrase with LCA inhibitor[J]. Science in China Series B: Chemistry,2007,50(5):665-674.[14] 胡建平,张小轶,唐典勇,等. HIV-1整合酶与芳香二酮酸类抑制剂相互作用的分子模拟研究[J]. 化学学报,2009,67(19):2177-2183.[15] BUJACZ G,ALEXANDRATOS J,WLODAWER A,et al. Binding of different divalent cations to the active site of avian sarcoma virus integrase and their effects on enzymatic activity[J]. Journal of Biological Chemistry,1997,272:18161-18168.[16] GOLDGUR Y,CRAIGIE R,COHEN G H,et al. Structure of the HIV-1 integrase catalytic domain complexed with an inhibitor: A platform for antiviral drug design[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 1999,96: 13040-13043.[17] CHEN J C, KRUCINSKI J,MIERCKE L J,et al. Crystal structure of the HIV-1 integrase catalytic core and C-terminal domains: a model for viral DNA binding[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences USA,2000,97:8233-8238.[18] WANG J Y,LING H,YANG W,et al. Structure of a two-domain fragment of HIV-1 integrase: Implications for domain organization in the intact protein[J]. EMBO Journal,2001,20: 7333-7343.[19] PETIT C, SCHWARTZ O, MAMMANO F. Oligomerization within virions and subcellular localization of human immunodeficiency virus type 1 integrase[J]. Journal of Virology,1999,73: 5079-5088.[20] JENKINS M, HICKMAN A B, DYDA F, et al. Soluble active mutant of HIV-1 integrase: Involvement of both the core and carboxyl terminal domains in multimerization[J]. Journal of Biological Chemistry,1996,271:7712-7718.[21] LUCA L D, PEDRETTI A, VISTOLI G, et al. Analysisof the full-length integrase-DNA complex by a modified approach for DNA docking[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications,2003,310:1083-1088.[22] GOLDGUR Y, DYDA F, HICKMAN A B, et al. Three new structures of the core domain of HIV-1 integrase: An active site that binds magnesium [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences USA,1998,95:9150-9154.[23] CAI M, ZHENG R, CAFFREY M, et al. Solution structure of the N-terminal zinc binding domain of HIV-1 integrase[J]. Natural Structural Biology,1997,4:567-577.[24] HU J P, WANG C X. Molecular dynamics simulation of HIV-1 integrase dimer complexed with viral DNA[J]. ChinJChem,2010, 28:33-40.[25] 胡建平, 柯国涛, 常珊, 等. 用分子模拟方法研究HIV-1整合酶与病毒DNA 的结合模式[J]. 高等学校化学学报,2008,29(7):1432-1437.[26] 胡建平,柯国涛,常珊,等. HIV-1病毒DNA与整合酶结合后的构象变化[J]. 物理化学学报,2008,24(10):1803-1810.[27] WIELENS J, CROSBY I T,CHALMERS D K. A three-dimensional model of the human immunodeficiency virus type 1 integration complex[J]. Journal of Computer-Aided Molecular Design, 2005,19:301-317.[28] KARKI R G, TANG Y, BURKE T R, et al. Model of full-length HIV-1 integrase complexed with viral DNA as template for anti-HIV drug design[J]. Journal of Computer-Aided Molecular Design,2004,18:739-760.[29] MAIGNAN S, GUILLOTEAU J P, ZHOU L Q, et al. Crystal structures of the catalytic domain of HIV-1 integrase free and complexed with its metal cofactor: High level of similarity of the active site with other viral integrases[J]. Journal of Molecular Biology,1998,282(2): 359-368.[30] LODI P J, ERNST J A, KUSZEWSKI J, et al. Solution structure of the DNA binding domain of HIV-1 integrase [J]. Biochemistry, 1995,34:9826-9833.[31] WANG L D, LIU C L, CHEN W Z, et al. Constructing HIV-1 integrase tetramer and exploring influences of metal ions on forming integrase-DNA complex[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications,2005,337:313-319.[32] KE G T, LI P, HU J P, et al. Docking study of HIV-1 integrase tetramer with different length segments of viral end DNA[J]. Acta Biophysica Sinica,2010,26(10):902-906.[33] STEINIGER W M,RAYMENT I,REZNIKOFF W S. Structure/function insights into Tn5 transposition[J]. Current Opinion in Structural Biology,2004,14:50-57.[34] BARRECA M L, ORTUSO F, IRACI N, et al. Tn5 transposase as a useful platform to simulate HIV-1 integrase inhibitor binding mode[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications,2007,363:554-560.[35] HARE S, GUPTA S S, V ALKOV E, et al. Retroviral intasome assembly and inhibition of DNA strand transfer[J]. Nature,2010,7286(464):232-236.[36] TANG J, MADDALI K, POMMIER Y, et al. Scaffold rearrangement of dihydroxypyrimidine inhibitors of HIV integrase: Docking model revisited[J]. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 2010,11(20):3275-3279.。
抗HIV靶点药物研究进展
抗HIV靶点药物研究进展1. 逆转录酶抑制剂:逆转录酶是HIV病毒在复制过程中的关键酶,因此逆转录酶抑制剂是最早被开发的抗HIV药物。
目前已经有多个逆转录酶抑制剂上市,包括核苷酸类似物如拉米夫定(Lamivudine)和阿比卡韦(Abacavir),以及非核苷酸类似物如依非韦伦(Efavirenz)和尼拉韦伦(Nevirapine)等。
这些药物通过抑制逆转录酶的活性,阻断病毒的复制,从而控制HIV感染的进展。
2. 整合酶抑制剂:整合酶也是HIV病毒在复制过程中的重要酶。
整合酶抑制剂的作用机制是阻止病毒的DNA与宿主的细胞基因组融合,从而阻止复制。
草酸洛匹那韦(Raltegravir)是第一种获批上市的整合酶抑制剂,目前还有其他的整合酶抑制剂如筑巢酮(Dolutegravir)和艾兰韦(Elvitegravir)等正处于研发和临床试验阶段。
3. 融合抑制剂:HIV病毒进入宿主细胞需要与宿主细胞表面的受体结合,然后通过融合将病毒核酸注入宿主细胞。
融合抑制剂的作用是抑制病毒与宿主细胞的融合,从而避免病毒进入宿主细胞。
融合抑制剂如恩可替尼(Enfuvirtide)已经获得批准,并被用于HIV治疗。
4. 广谱抗病毒药物:广谱抗病毒药物对多种亚型的HIV病毒都有保护作用,特别是对耐药病毒株表现出较高的活性。
例如,来昔他韦(Letermovir)是一种新型广谱抗病毒药物,目前正在研究其在HIV治疗中的效果。
总之,抗HIV病毒药物的研究一直在进行中,不断有新的药物被开发出来。
这些药物通过不同的作用机制抑制HIV病毒的复制,从而降低病毒的负荷,延缓疾病的进展。
随着对HIV病毒和免疫系统作用机制的进一步理解,相信会有更多的靶点药物被研发出来,为HIV感染者带来更好的治疗效果。
HIV-1整合酶肽抑制剂的研究进展
般 来说 , 模拟肽是 源于一个母 体先导肽 序列 , 后肽再 然
通过修饰 , 进一步提高与蛋 白靶点的结合 能力和并减少生
收稿 日期 :0 7 0 — 9 2 0— 3 0
作者简介 : 胡建平(9 8 )男, 1 7一 , 湖南永州人 , 乐山师范学院化学与生命科 学学院讲师, 在职博士生, 从事生物信息学研究。
维普资讯
第 2 卷 第 1 期 2 2
20 0 7年 1 2月
乐 山师 范学 院 学 报
Ju o mM fL s a e e e C l g o e h n T a h  ̄ ol e e
Vo .2, .2 12 No1
De . o c2o 7
白酶的底物而作用于酶的活性位点 联合疗法在控 制A D 。 IS 的发展 以及延长 H V 1 I 一 感染者 的生命较有效 。 值得 一提 的 是: 这些 药物抑制 了病 情 的发展 , 还不能完 全根 除病毒 但 而且抗药性 的问题也有待解决 。病毒对某种药 物的抗药性 常常会导致对其 他有相 同结构或者 相同作 用机制 的药物 产生交叉抗药性l 8 l 出新 的作用靶点并 发展新类型抗病 。找 毒化合 物 , 对于提高抑 制剂治疗效果是有意义的。 控制 A D IS传染病 的基础研究 主要是强调 研究 H V 1 I 一 的生物 , 生化 和结 构特征 , 以及研 究病毒 成分 和新 的药 物 侯 选物之间的相互作用。 逆转 录病毒 中的 H V IN的关 键 I —I
3 0
维普资讯
理排斥性。
本 文 综 述 了 以 H V IN为 靶 点 的 肽 抑 制 剂 的 研 究 进 I— l
它们通过反复实验被发现确认 。很多 自然界天然产物被认
HIV-1整合酶抑制剂三维构效关系研究的开题报告
HIV-1整合酶抑制剂三维构效关系研究的开题报告
一、研究背景
建立良好的三维构效关系模型对于新药物研究和设计有着重要的意义。
HIV-1是一种导致艾滋病的病毒,其中整合酶是HIV-1繁殖过程中不可或缺的酶。
因此,开发HIV-1整合酶抑制剂是治疗艾滋病的重要策略
之一。
三维构效关系模型在HIV-1整合酶抑制剂的研究中具有重大意义。
二、研究目的
本研究旨在构建HIV-1整合酶抑制剂的三维构效关系模型,以预测
化合物的活性和优化药物设计。
三、研究内容
1. 收集已知的HIV-1整合酶抑制剂数据和化合物结构;
2. 构建HIV-1整合酶抑制剂的分子对接模型,确定复合物构象;
3. 利用药物设计软件,分析分子结构和活性之间的定量关联,建立
三维构效关系模型;
4. 对模型进行验证和优化,以提高预测准确性并指导新药物的设计。
四、研究意义
本研究的结果将为HIV-1整合酶抑制剂的研究和设计提供重要参考,加快新药物研发进程,有望为艾滋病的治疗提供更有效、更安全的药物。
同时,本研究所采用的方法和技术也可应用于其他药物的研究中,具有
普适性和推广价值。
HIV融合抑制剂的研究进展
HIV融合抑制剂的研究进展史卫国;郄建坤;刘克良【期刊名称】《中国新药杂志》【年(卷),期】2006(15)17【摘要】人免疫缺陷病毒Ⅰ型(HIV-1)进入靶细胞的过程是由病毒表面的包膜糖蛋白(Env)跨膜亚基gp41介导的.gp41中含有2个α-螺旋疏水重复序列,即N末端重复序列(HR1)和C末端重复序列(HR2).在融合过程中,它们能寡聚化形成gp41介导膜融合的功能性结构(6股α-螺旋束核心结构),该结构的形成使得病毒膜与细胞膜接近,继而发生融合.任何可有效阻止6股α-螺旋束核心结构形成的化合物,均有可能产生抗HIV融合活性.多肽类HIV融合抑制剂中C肽和N肽分别衍生于HR2和HR1,具有很好的抗HIV融合活性,C肽类中的新药enfuvirtide(T-20)已于2003年被美国FDA批准上市.现综述近几年HIV融合抑制剂的研究现状及发展方向.【总页数】7页(P1429-1435)【作者】史卫国;郄建坤;刘克良【作者单位】军事医学科学院毒物药物研究所,北京,100850;军事医学科学院毒物药物研究所,北京,100850;军事医学科学院毒物药物研究所,北京,100850【正文语种】中文【中图分类】R9【相关文献】1.异肽键交联的N肽类HIV-1融合抑制剂的设计、合成及活性评价 [J], 李雪;来文庆;姜喜凤;王潮;刘克良2.HIV-1多肽类融合抑制剂的发展现状及研究进展 [J], 郭叶;王天玉;范晓文;张红丽3.多肽作为HIV-1与胞膜融合抑制剂的研究进展 [J], 史钧;汪世龙;陈庆榆;何娇娟4.HIV-1多肽类融合抑制剂活性及稳定性提高方法的研究进展 [J], 张红丽; 窦雨薇; 范晓文; 郭叶5.作用于gp41的HIV-1融合抑制剂研究进展 [J], 杨威;李泽琳因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
HIV-1进入抑制剂的研究进展
HIV-1进入抑制剂的研究进展
侯岭;谢蓝
【期刊名称】《国际药学研究杂志》
【年(卷),期】2008(35)5
【摘要】高效抗逆转录病毒治疗法(HAART)是目前用于抗人免疫缺陷病毒(HIV)感染的主要方法,随着HAART的广泛应用,诸如药物交互作用、不良反应和耐药毒株等问题也相继出现,因此人们致力于其他抗HIV药物的研究.HIV-1进入抑制剂是颇具前景的抗艾滋病药物,该类药物作用于病毒黏附、辅助受体结合和膜融合的过程,能有效阻断HIV-1侵入细胞,抑制病毒感染.具有作用于细胞外,毒性较低,不易产生耐药性等诸多优点,目前已有多种HIV-1进入抑制荆上市或进入临床研究.本文综述近年来HIV-1进入抑制剂的研究进展.
【总页数】5页(P337-341)
【作者】侯岭;谢蓝
【作者单位】军事医学科学院毒物药物研究所,北京,100850;军事医学科学院毒物药物研究所,北京,100850
【正文语种】中文
【中图分类】R978.7
【相关文献】
1.HIV-1进入抑制剂的研究近况 [J], 李淼;黄山
2.顶体反应抑制剂4'-乙酰胺苯基4-胍基苯甲酸酯(AGB)具有阻断HIV-1进入细胞
的作用 [J], 王睿睿;王茜;葛争鸣;郑永唐
3.作用于HIV-1 gp120小分子HIV进入抑制剂NC-2的虚拟筛选及其作用机制[J], 段恒; 王玉芹; 宋德寿; 陈之朋; 裘佳寅; 陆路; 姜世勃; 刘叔文; 谭穗懿
4.HIV-1进入细胞机制及进入抑制剂的研究进展 [J], 吴钦梅;吴昊
5.蛋白质二硫键异构酶作为HIV-1进入抑制剂的研究进展 [J], 张涛;唐嘉;陈朝银;赵声兰
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
综 述
H IV21整合酶及其抑制剂的研究进展 3
李芳琼 丁 倩 詹金彪 33
(浙江大学生化与遗传学系 杭州 310058)
摘要 H IV 21整合酶是由 H IV 病毒 pol基因编码的分子量为 32kDa的蛋白质 ,是 H IV 病毒复制的 必需酶之一 ,它催化病毒 DNA 整合入宿主染色体 DNA。人类细胞中没有 H IV 整合酶的类似物 , 理论上抑制整合酶对人体副作用很小 。因此 H IV 21整合酶成为继 H IV 21蛋白酶 ,逆转录酶后治疗 艾滋病的富有吸引力和合理的靶标 。综述了 H IV 整合酶结构 ,抑制剂的研究以及以 H IV 21 整和 酶为靶点治疗 A IDS方法的最新研究进展 。 关键词 人类免疫缺陷 I型病毒 整合酶 抑制剂 RNA 干扰 中图分类号 Q789
1981 年美国 Gottlieb等 [1 ]在临床诊断中发现了免 疫 缺 陷 症 状 的 艾 滋 病 ( Acquired immunodeficiency syndrome, A IDS ) ; 1983 年 证 实 人 类 免 疫 缺 陷 病 毒 ( Human immunodeficiency virus, H IV ) 是其病原体 [2 ] 。 至今 , A IDS已经成为人类最主要的流行病之一 ,全球有 超过 4000多万 H IV 感染者 , A IDS的治疗是国际医学 界面临的一个巨大挑战 。虽然从 H IV 被正式确认为 A IDS的病原体到第一个有效抗病毒药物 AZT应用于 临床 ,科学家只用了不到六年的时间 ,但是 ,时至今日 , A IDS仍然没有得到有效的控制 [3 ] 。高效抗病毒疗法 ( HAART)是 FDA 推荐的治疗 A IDS的标准方案 [4 ] ,虽 然 HARRT能将 H IV RNA 滴度控制在监测水平以下 , 但它不能将病毒从血液单核细胞和 T淋巴细胞中清 除 , 还会导 致 多 重 耐 药 和 很 多 的 并 发 症 , 且 费 用 昂 贵 [5 ] 。因此寻找其它的抗病毒靶点 ,对开辟新的治疗 A IDS的有效途径非常重要 。1985年 Lee Ratner测定了 艾滋病毒全基因组序列 ,发现 pol基因阅读框 3′端和其 他逆转录病毒一样编码一个核酸内切酶 ,即整合酶 [6 ] 。 随着研究深入 ,发现人类细胞中没有 H IV 整合酶的类 似物 [7 ] ; H IV 21 整合酶因为其在 H IV 生命周期中所扮
图 2 H IV21整合酶四聚体的构建过程 F ig. 2 Schema tic represen ta tion of the
m odel bu ild ing process ( a) Structure of the combined core and C2term inal domain dimer ( PDB code 1EX4) ( b ) Structure of the N 2term inal domain dimer ( PDB code 1WJA ) ( c) Structural model of full2length integrase dimer ( d) full2length integrase dimer bound w ith viral DNA U5 LTR ( e) Full2length integrase tetramer bound with viral DNA U3 and U5
图 1 H IV Pol多肽前体结构和整合酶的结构域 F ig. 1 The H IV Pol polyprote in structure and in度保守的 DD ( 35) E模序 ,这个模序在逆转录病毒整合 酶中普遍存在 , 在 H IV 21 整合酶中该模序由 ASP264、 ASP2116和 GLU 2152 组成 ,其中的两个 ASP 与一个两 价金属离子 (M g2 + /M n2 + )结合形成一个复合体 。作为 辅助因子 ,两价金属离子对整合酶的催化作用是不可 或缺的 。目前为止 ,虽然没有确定具体是哪一种二价 金属离子与 ASP结合 ,但是一般认为 mg2 +比其他二价 离子更有可能成为这个辅助因子 [10 ] 。此外 ,虽然 x2ray 衍射结构显示只有一个离子在活性中心 ,但是 DD ( 35 ) E基序的第三个氨基酸 GLU 2152 会与另一个金属离子 结合以完成整合过程 ,这个金属离子的结合仅仅在整 合酶与 DNA 底物结合时发生 [11 ] 。体外试验中 ,整合酶 发挥整合催化作用时必须 3 个结构域同时存在 ,但是 单独的 核 心 区 域 具 有 去 整 合 的 活 性 (整 合 的 逆 过 程 ) [ 12 ] 。 1. 1. 3 C2末 端 结 构 域 ( CTD ) 是 H IV 21 整 合 酶 与 DNA 底物的结合平台 ,氨基酸残基序列为 212~288,主 要由 β链构成 ,有一个完整的 SH3 ( Src Homom logy 3 ) 折叠 ,是逆转录病毒整合酶中最不保守的结构域 ,它与 DNA 非特异性的结合 ,参与整合过程的 3′端加工和链 转移 ,有稳定 IN 2DNA 复合物的作用 。此外 ,它还和蛋 白 2蛋白间相互作用有关 ,已经证实它和逆转录酶的相 互作用对逆转录酶的催化活性很重要 [13 ] 。 一般认为 ,整合酶是以多聚体的形式发挥整合作 用的 ,活性的 H IV 21 整合酶至少要以四聚体形式才能 发挥其加工病毒 DNA LTR ,并将其整合入宿主 DNA 的 作用 [14 ] 。整合酶的 3个结构域单独的晶体结构以及核 心区域与 N 末端 /C末端一起的 NMR 晶体结构都已构 建出来 ,但是因为整合酶可溶性很低 ,在测定条件下易 发生多聚反应 ,从而限制了其整个空间结构的测定 ,故 3个结构域的空间排布以及与 DNA 底物形成的活性复
2 以 H IV21 整合酶为靶标的抗 H IV 研究 进展
至今为止 ,美国食品与药品管理局 ( FDA )批准的 抗 H IV 药物中 , 没有一种是针对整合酶这一靶点的 。 与 H IV 蛋白酶和逆转录酶不同 , H IV 21 整合酶在细胞 内没有类似物 ,因此以 H IV 整合酶为靶标进行抗病毒 治疗有很大的优势 。因为整合酶的整体晶体结构还没 有构建出来 , 基于整合酶结构的抑制剂设计比较难 。 尽管如此 ,近 10年来 ,以 H IV 21整合酶为靶标的抗 H IV 研究取得了很大的进展 。很多新的抑制剂不断被筛选 出来 。一些整合酶的抑制剂已经进入了临床试验 。此 外 ,利用 RNA i干扰技术对 H IV 整合酶 ,以及 P IC 的辅 助因子进行基因沉默 ,也可以达到抗病毒的目的 。以 下将予以分述之 。 2. 1 几类主要 H IV21整合酶抑制剂研究进展 自 1993第一个 H IV 21 整合酶抑制剂被发现 ,许多 天然的 /合成的物质在以模拟病毒 cDNA LTR 为底物 , 重组整合酶的活性分析中显示出抑制整合酶的活性 。 根据整合酶抑制剂化学性质和来源可将其主要分为 : 二酮酸类抑制剂 ,肽类抑制剂 , 核苷类抑制剂 ,天然来 源抑制剂 ,多羟基化的芳香族化合物 [10 ] 。要判断一种 物质在细胞内是否以 H IV 21 整合酶为靶标 ,必须满足 : (1)抑制反应必须发生在逆转录和整合酶成熟后 ,即 H IV 21 感染 4~16小时后 。 ( 2)加入抑制剂后感染细胞 内整合反应减少 ,有病毒 LTR 的聚集 。 ( 3)抗药株细胞 内有整合酶突变体的聚集 。 ( 4 )在之前检测到整合酶 突变体的细胞株 ,该抑制剂对整合酶不再有抑制作用 。
82
中国生物工程杂志 China B iotechnology
Vol. 28 No. 1 2008
与 DNA 结合来调节整合酶的活性的 ,其病毒蛋白如逆 转录酶 ( RT) , matrix (M a) ,核蛋白体 (Nc) 和 Vp r能够 促进 P IC转运通过核膜 [4 ] 。 1. 2. 2 链转移 ( strand transfer)反应 P IC 入核后 ,整 合酶交错切割宿主细胞染色体 DNA , 产生间隔 5 个碱 基的交错切口 , 然后病毒 DNA 的 3′端带自由羟基的碱 基与宿主 DNA 的 5′端共价连接起来 , 此后由细胞的 DNA 修复酶将病毒 DNA 5′末端与宿主 DNA 3′末端补 齐 ,完成了整个整合过程 。研究发现 ,整合过程偏爱发 生在宿主 DNA 链有严重扭曲的位点 ,表明链转移反应 时需要宿主 DNA 提供一个相对宽大的凹槽 ,此外 ,宿 主细胞内活化的基因片段和基因组的热点区域都是整 合易发生的位点 [16 ] 。
收稿日期 : 2007210210 修回日期 : 2007210229 3 国家自然科学基金资助项目 (30670424) 33通讯作者 ,电子信箱 : j2kzhan@ zju. edu. cn
演的重要角色 ,毫无疑问会在抗病毒过程中发挥重要 作用 。近年来随着 H IV 21 整合酶 N 端区域 、核心区域 和 C 端区域的晶体结构相继被测定出来 ,针对其整合 酶的抗病毒研究成为了治疗 A IDS的热点 。
LTR s
1. 2 H IV21整合酶的功能 H IV 21 整合酶的功能是催化 H IV cDNA 整合进入 人体 基 因 组 , 主 要 通 过 3′加 工 和 链 转 移 ( strand transfer)反应两个步骤完成 。 1. 2. 1 3′端加工 H IV 21侵入 CD4 + T细胞后 ,病毒的 单链 RNA 在胞浆内逆转录成 cDNA , cDNA 末端包含 了一个保守的 CAGT序列 ,整合酶在胞质中特异识别 该序列 ,在两个 3′端通过一步水解磷酸二酯键反应分 别切下两个核苷酸 ( GT) , 露出高度保守的 3′2CA 末 端 ,这个过程被称为 3′端加工 ,该反应需要二价金属离 子 M g2 + /M n2 +作为亲核试剂参与 。之后 , 整合酶仍然 以多聚体的形式与加工过的 DNA 结合在一起 ,并与其 他一些细胞 、病毒的蛋白一起形成病毒 DNA 蛋白复合 物 ( p re2integration comp lex P IC ) 。最新 的一 些 研 究发 现 , P IC中的细胞蛋白 IN I1, LEDGF /p75, HSP60 直接与 整合酶结合 ,它们可以提高整合酶的活性 。此外 ,另外 两个细胞蛋白 high2mobility group p rotein A1 ( HMGA1) 和 barrier to auto2integration factor (BAF)也是通过直接