近日，我校生理學系/細胞生理學教育部重點實驗室曹濟民教授團隊在中國科學院一區top期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（IJBM）連續發表了題為“Crystal structure of F10 core protein from Mpox virus reveals its potential inhibitors”（2025 Jan; 284(Pt 1):138079. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.138079）和“Structure-based discovery of dual-target inhibitors of the helicase from Bagaza virus”（2025 Jan 5, online ahead of print. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2025.139536）的兩篇研究論文，分別成功解析了猴痘病毒F10核心蛋白和巴加扎病毒解旋酶的晶體結構，并依據蛋白結構，篩選出了相關抗病毒藥物。IJBM為生物大分子研究領域的經典國際期刊，目前為中國科學院一區top期刊，IF=7.7。在這兩篇論文中，博士研究生趙蓉均為第一作者，曹濟民教授、周鑫教授和王德平教授為共同通訊作者。
1. 猴痘病毒（MPXV）F10核心蛋白的結構解析及抑制劑篩選。MPXV是痘病毒科的一種DNA病毒，感染人體后引起猴痘。猴痘具有很高的傳染性，并有一定的致死性，但尚無有效治療藥物。目前已報告了15600多例人猴痘病例和537例死亡病例。MPXV的RNA聚合酶（RNAP）由RNAP核心酶和病毒早期轉錄因子（VETF）、核苷三磷酸磷酸水解酶（NPH-I）、RNA聚合酶相關蛋白（Rap94）和F10核心蛋白等因子組成，負責猴痘DNA的早期轉錄。二聚體F10核心蛋白可穩定Rap94的N端區域和NPH-I的C端結構域，從而增強RNAP復合物的穩定性。該工作以1.5 Å的高分辨率解析了F10核心蛋白的晶體結構，并將MPXV F10核心蛋白與已解析的痘苗病毒（VACV） RNAP的結構進行比對，確定了F10核心蛋白與NPH-I結合的空腔。針對該空腔進行了靶向F10核心蛋白的抗病毒藥物虛擬篩。⑾28種化合物可作為潛在的MPXV抑制劑，首次篩選了靶向RNAP的抗MPXV藥物，該研究提供了一種開發抗猴痘藥物的新技術路徑。
圖 1. MPXV F10在RNAP中的作用機制及針對F10篩選MPXV抑制劑的策略
2. 巴加扎病毒（BAGV）解旋酶（helicase）的晶體結構解析及抑制劑篩選。BAGV是一種黃病毒，以蚊蟲為傳播媒介，不僅引起了嚴重的禽類死亡，人體感染后還會引起腦炎。BAGV基因組編碼10種蛋白，包括3種結構蛋白和7種非結構蛋白。BAGV的NS3蛋白的C端在BAGV復制過程中起解旋酶的作用，利用ATP水解能量將病毒RNA雙鏈解開以幫助病毒進一步復制。該工作解析了BAGV helicase的晶體結構，揭示了該helicase中的NTP和RNA結合口袋，可作為抗BAGV藥物的靶點。基于該解旋酶的晶體結構，通過虛擬篩。⑾至20種同時靶向NTP結合位點和RNA結合位點的化合物。并通過分子對接、氨基酸突變分析、等溫滴定量熱法（ITC）和ATP酶活檢測，發現EGCG、Quercitrin、Citicoline sodium及Isochlorogenic acid C對BAGV解旋酶的雙靶點的親和力高，并能明顯抑制ATP酶的活性，因而這四種化合物可能是最有前景的BAGV抑制劑。該工作的亮點是發現了BAGV helicase的雙靶點抑制劑，這為推進針對BAGV以及其他黃病毒的創新藥物發現提供了新的策略。
圖2. 基于BAGV helicase結構的虛擬篩選和分子對接發現BAGV的雙靶點抑制劑
（圖文/趙蓉）
