子科生物報(bào)道：3月5日，清華-北大生命中心PI張抒揚(yáng)課題組聯(lián)合中科院上海藥物所徐華強(qiáng)課題組、余學(xué)奎課題組以及中科院武漢病毒所張磊砢課題組在新冠重要藥靶RNA復(fù)制酶研究領(lǐng)域取得重大進(jìn)展——首次解析了新冠病毒基因復(fù)制酶結(jié)合百年老藥蘇拉明復(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率為2.6埃，這也是國(guó)際上第一個(gè)解析的非核苷類抑制劑結(jié)合新冠病毒RNA復(fù)制酶的三維結(jié)構(gòu)。該研究成果以長(zhǎng)文的形式在線發(fā)表于國(guó)際著名期刊《自然-結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》（Nature Structural & Molecular Biology）。

  新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease-19，COVID-19）疫情自2019年底暴發(fā)以來，已經(jīng)在全球范圍內(nèi)蔓延，截至2021年3月3日，全球已有220多個(gè)國(guó)家和地區(qū)累計(jì)報(bào)告逾1.15億例COVID-19確診病例，逾254萬名患者死亡，給全人類造成了巨大災(zāi)難。針對(duì)COVID-19，尋找一套安全有效的治療方案依舊非常迫切。迫于直接抗病毒藥物研發(fā)的緊急需求，篩選已上市藥物用于治療和預(yù)防新冠病毒，將有望從一個(gè)獨(dú)特的途徑開展抗COVID-19的藥物研發(fā)。

  對(duì)于核苷類抑制劑的作用機(jī)制研究，研究團(tuán)隊(duì)前期利用冷凍電鏡三維重構(gòu)技術(shù)首次解析了新冠病毒RNA復(fù)制酶結(jié)合RNA與核苷類藥物瑞德西韋復(fù)合物2.5埃的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，揭示了瑞德西韋以單磷酸的形式共價(jià)結(jié)合在引物鏈的+1位，使RNA處于轉(zhuǎn)位前的狀態(tài)，直接抑制了新冠病毒RNA復(fù)制酶的活性。而非核苷類抑制劑不需要經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)的磷酸化來獲取活性形式，直接作用于病毒復(fù)制合酶，引起酶的失活；同時(shí)具有結(jié)構(gòu)多樣、高效低毒以及可與其它作用機(jī)制的抗病毒藥物協(xié)同作用等特性，已在常見的熱門病毒的防治上，在臨床應(yīng)用多年，單獨(dú)使用或與其它藥物聯(lián)用，都有取得不錯(cuò)的治療效果的藥物，例如：用于治療丙型肝炎的藥物達(dá)薩布韋（Dasabuvir）等。

  針對(duì)新冠病毒RNA復(fù)制酶開展非核苷類抑制劑的發(fā)現(xiàn)和機(jī)制研究，將有助于開發(fā)更有效的抗新冠病毒藥物。鑒于此，張抒揚(yáng)研究團(tuán)隊(duì)在前期工作基礎(chǔ)上，對(duì)新冠病毒RNA復(fù)制酶的抑制機(jī)制進(jìn)行深入研究，從老藥庫(kù)中篩選活性化合物，發(fā)現(xiàn)百年老藥蘇拉明可以有效抑制新冠病毒RNA復(fù)制酶，在酶水平上，是瑞德西韋的三磷酸活性形式的20倍以上；同時(shí)，在細(xì)胞水平也具有較強(qiáng)的抑制新冠病毒復(fù)制的能力，蘇拉明是一種常用于治療非洲昏睡病和盤尾絲蟲病（又稱河盲）的藥物，是治療多種寄生蟲病的有效藥物，從20世紀(jì)20年代初就被廣泛應(yīng)用。

  進(jìn)一步，徐華強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)與合作者采用單顆粒冷凍電鏡技術(shù)解析了蘇拉明結(jié)合新冠病毒RNA復(fù)制酶復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)。從解析的結(jié)構(gòu)看，有兩個(gè)蘇拉明分子結(jié)合在新冠病毒RNA復(fù)制酶的活性中心里，其中一個(gè)蘇拉明分子占據(jù)了模板鏈結(jié)合的位點(diǎn)；另一個(gè)蘇拉明分子占據(jù)了在引物鏈所在的催化活性中心的位置，揭示了蘇拉明通過自身的強(qiáng)電負(fù)性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)性的抑制新冠病毒RNA復(fù)制酶結(jié)合病毒基因序列，進(jìn)而抑制了新冠病毒RNA復(fù)制酶的活性，這與研究團(tuán)隊(duì)利用凝膠遷移功能實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的結(jié)果一致。隨后，通過對(duì)比蘇拉明和蘇拉明衍生物結(jié)合諾如病毒RNA復(fù)制酶的晶體結(jié)構(gòu)，研究人員發(fā)現(xiàn)蘇拉明在這兩類病毒中的有著不同的作用方式，顯示蘇拉明對(duì)不同的病毒RNA復(fù)制酶的調(diào)控機(jī)制是有區(qū)別的。最后，研究人員系統(tǒng)檢測(cè)了蘇拉明衍生物，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)比蘇拉明具有更強(qiáng)抑制作用的化合物分子，可以用于后續(xù)蘇拉明衍生物的改造，進(jìn)行抗病毒藥物研發(fā)。該項(xiàng)研究對(duì)理解蘇拉明抑制新冠病毒RNA復(fù)制酶的分子機(jī)制奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，拓展了對(duì)非核苷類抑制劑作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)，可以推進(jìn)靶向RdRp的非核苷類抑制劑的藥物研發(fā)。

  上海藥物所尹萬超副研究員，cls項(xiàng)目博士生欒曉東，上海藥物所李智海副研究員和博士生周紫薇以及武漢病毒研究所博士生王清星為該論文的共同第一作者。徐華強(qiáng)研究員，生命中心PI張抒揚(yáng)，余學(xué)奎研究員與張磊砢副研究員為共同通訊作者，研究工作同時(shí)得到了上海藥物所蔣華良院士和武漢病毒研究所肖庚富研究員的支持和幫助。該工作獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、新藥創(chuàng)制計(jì)劃、國(guó)家自然基金委、醫(yī)科院創(chuàng)新工程與生命科學(xué)聯(lián)合中心等的項(xiàng)目資金資助。