我校童贻刚、罗施中团队连续在生物信息学领域顶级期刊Briefings in Bioinformatics发表抗新冠病毒研究论文

发布时间:2021-07-03

2021年6月26日,澳门网上游戏赌彩网址罗施中、陈龙、童贻刚、范华昊合作组在生物信息学领域顶级期刊Briefings in Bioinformatics在线发表了靶向SARS-CoV-2受体结合结构域(RBD)以抑制SARS-CoV-2入侵的超短肽的研究论著:Computational design of ultrashort peptide inhibitors of the receptor-binding domain of the SARS-CoV-2 S protein。



新型冠状病毒SARS-CoV-2自爆发以来,因其传染性与高致病性,对全球公共卫生安全造成了巨大威胁,给各国经济社会发展造成了巨大负担。中和抗体是抑制新冠病毒感染的重要工具,但其通常需要低温运输与保存,合成较为复杂。多肽占据着抗体与小分子之间的化学空间。同抗体相比,多肽合成快速、成本低,可以常温运输;同小分子药物相比,多肽有可能靶向那些小分子“无药可及”的蛋白质表面。SARS-CoV-2在入侵细胞时重要的一步是通过其刺突蛋白(S蛋白)的RBD与细胞受体血管紧张素转化酶2(ACE2)结合。RBD与ACE2结合界面的氨基酸残基已通过结构生物学的手段得到了确认。罗施中、陈龙团队长期致力于生物活性多肽的研究,在活性多肽的分子设计方面积累了丰富的经验(Journal of Molecular Biology, 2020, 432(2):467-483)。本论文基于RBD-ACE2的相互作用,通过理性设计得到了靶向RBD-ACE2结合界面的全新的多肽抑制剂初始序列。之后将其与RBD进行分子对接,根据对接结果对多肽序列进行优化,得到了后续一系列的短肽抑制剂,这些短肽抑制剂的活性在类新冠病毒GX_P2V上进行了检测,结果显示其中两条超短肽SI5α、SI5α-b具有最高的抗病毒活性。该研究通过基于结构的理性设计得到了一系列新冠病毒的RBD多肽抑制剂,其中高活性的SI5α、SI5α-b具有目前所报道的最短氨基酸序列,作为药物分子或前体分子具有极大的应用与开发潜力。


图1. 抗病毒多肽抑制剂与新冠病毒RBD的结合构象及重要结合表位


北京化工大学博士生裴鹏飞,研究生秦宏博为该论文共同第一作者,罗施中、童贻刚教授,陈龙、范华昊副教授为该论文通讯作者,乔仁忠教授、何程智研究员参与了本课题的研究。该工作得到了国家自然科学基金(91853116, 21672019),北京化工大学-中日友好医院生物医学转化工程研究中心联合项目(XK2020-09),国家重点研发计划(2020YFA0712100, 2020YFC0840805)等项目的支持。

相关论文信息:https://doi.org/10.1093/bib/bbab243


2021年1月11日,北京化工大学童贻刚、范华昊团队与四川大学华西医院鲁晨阳合作在生物信息学领域顶级期刊Briefings in Bioinformatics杂志发表题为Transcriptome Analysis of Cepharanthine Against SARA-CoV-2 Related Coronavirus的研究论文,对千金藤素(Cepharanthine,CEP)抗冠状病毒活性的潜在机制进行研究。此前北京化工大学童贻刚、范华昊团队在Chinese Medical Journal发表研究论文Repurposing of clinically approved drugs for treatment of coronavirus disease 2019 in a 2019-novel coronavirus-related coronavirus model(该论文已入选ESI高被引论文),该研究利用类新冠病毒GX_P2V对上市药物化合物库进行高通量筛选,发现了包括千金藤素在内的多个上市药物具有显著的抗新冠病毒活性。



在该论文的基础上,研究人员发现GX_P2V干扰了多种细胞应激反应的表达,例如内质网(endoplasmic reticulum,ER)应激和HSF1介导的热休克反应相关的基因和信号通路,其中以热休克反应相关的基因和通路为核心。CEP主要通过干扰细胞应激反应(包括ER应激/未折叠蛋白反应和HSF1介导的热休克反应)来逆转受感染细胞中大多数失调的基因和通路。此外,该研究还对来自COVID-19患者的单细胞转录组数据进行分析,结果也证实了细胞应激反应和应激诱导的自噬在COVID-19的发生中起着重要作用。该研究揭示了CEP抗冠状病毒活性的潜在机制,为CEP作为一种有前景的新冠病毒病治疗手段提供了依据,而调节细胞应激可能是治疗SARS-CoV-2感染的有效方法。

图2. 千金藤素改变GX_P2V感染Vero E6细胞的转录谱

北京化工大学李莎莎博士、博士生刘文丽、研究生陈杨桢、王立钦为该论文共同第一作者,北京化工大学童贻刚教授、范华昊副教授、四川大学华西医院鲁晨阳博士为该论文通讯作者,宋立华教授、安文林教授、安小平高级实验师参与了本课题的研究。该工作得到了国家重点研发计划(2018YFA0903000, 2020YFC2005405,2020YFA0712100,2020YFC0840805),国家自然科学基金(81672001, 81621005)等项目的支持。

相关论文信息:https://doi.org/10.1093/bib/bbaa387

https://journals.lww.com/cmj/Fulltext/2020/05050/Repurposing_of_clinically_approved_drugs_for.8.aspx