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第二代 HIV-INSTI 的作用方式

瀏覽次數(shù):592 發(fā)布日期:2021-8-30  來源:MedChemExpress
研究人員利用單粒子低溫電子顯微鏡在近原子分辨率下觀察了最新 HIV 整合酶鏈轉(zhuǎn)移酶抑制劑 (INSTI) Dolutegravir (DTG) 和 Bictegravir (BIC) 的作用方式。整合酶中 Q148H/G140S 氨基酸取代使 INSTI 臨床失效,擾亂了酶活性位點(diǎn)的鎂離子最佳配位。二代化合物化學(xué)支架介導(dǎo)的與蛋白質(zhì)骨架的相互作用,對(duì)拮抗包含 Q148H 和 G140S 突變的病毒至關(guān)重要。該研究結(jié)果揭示了與鎂離子的結(jié)合是 INSTI 藥效團(tuán)的一個(gè)基本弱點(diǎn),被病毒利用以產(chǎn)生抗藥性,并為開發(fā)此類抗 HIV/AIDS 治療藥物提供了結(jié)構(gòu)框架。

已知逆轉(zhuǎn)錄病毒通過將其已被反轉(zhuǎn)錄為 DNA 的 RNA 的拷貝,插入宿主基因組進(jìn)行復(fù)制。該過程形成整合體 (intasome),一種核蛋白復(fù)合物,包含結(jié)合在病毒 DNA 末端的病毒整合酶的拷貝。INSTI 通過抑制病毒整合酶阻止 HIV 復(fù)制,并已廣泛用于 HIV 治療。

圖 1. SIVrcm 整合體核心的重建
研究團(tuán)隊(duì)通過評(píng)估與循環(huán)中 HIV-1 病毒株高度相關(guān)的靈長類慢病毒整合酶 (IN) 蛋白 SIVrcm (白頸白眉猴感染的SIVs),建立適用于 INSTI 開發(fā)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)中,SIVrcm IN 核蛋白復(fù)合物表現(xiàn)出鏈轉(zhuǎn)移活性并且對(duì) INSTI 抑制劑敏感,第一代 (Raltegravir, RAL) 和第二代 (Dolutegravir Bictegravir,購自 MedChemExpress) INSTI 在相似的半最大有效濃度下 (EC50) 抑制 HIV-1 和 SIVrcm。在 SIVrcm 重組病毒中,IN Q148H/G140S 突變使 HIV-1 和 SIVrcm 對(duì) RAL 的抵抗力顯著增加 (2000 以上),第二代 INSTI BIC 和 DTG 抗 HIV-1 和 SIVrcm 的 EC50 值分別升高約 5~8 倍和 40~73 倍。

 

圖 2. IN 活性位點(diǎn)中第二代 INSTI 的結(jié)合模式

通過 BIC 與 Q148H/G140S 突變的 SIVrcm 整合體的結(jié)合成像和精確模型中 ,氨基酸變化導(dǎo)致結(jié)合藥物位置發(fā)生移位,氫鍵需要在 Glu152 和 His148 側(cè)鏈中重新定位,這與 Mg2+ 離子的配位和藥物結(jié)合不相容,解釋了HIV 對(duì) INSTI 的抗性機(jī)制。由 INSTI 活性結(jié)合位點(diǎn)獲得截?cái)嗟囊种苿╊愃莆?1(analog1),評(píng)估其抗 HIV Q148H/G140S 的能力,發(fā)現(xiàn)氨基酸的取代增高了 DTG 與 HIV-1 整合體的解離速率,且對(duì)截短衍生物的影響更大,這表明與結(jié)合 IN β4-α2 連接器是第二代 INSTI 的關(guān)鍵特征。

圖 3. Q148H/G140S 取代對(duì) DTG 和類似物 1 活性的影響
這篇文章可視化 INSTI 作用結(jié)構(gòu),揭示了突變?nèi)绾我鸹钚晕稽c(diǎn)的細(xì)微變化,從而影響藥物結(jié)合,或能更好地指導(dǎo)抗 HIV 藥物的開發(fā)。

原文鏈接:Cook NJ, et al. Structural basis of second-generation HIV integrase inhibitor action and viral resistance. Science. 2020 Feb 14;367(6479):806-810.

相關(guān)產(chǎn)品

Dolutegravir

Dolutegravir (S/GSK1349572) 是一種高效、口服的 HIV 整合酶鏈轉(zhuǎn)移 抑制劑,在 HIV-1 整合酶催化的鏈轉(zhuǎn)移中的 IC50 值為 2.7 nM,Dolutegravir (S/GSK1349572) 抑制 HIV-1 病毒在外周血單個(gè)核細(xì)胞中的復(fù)制,IC50 為 0.51 nM。Dolutegravir (S/GSK1349572) 對(duì) Y143R,N155H 和 G140S/Q148H 突變體也保持高效 (EC50=3.6-5.8 nM)。

Bictegravir

Bictegravir 是一種新型,有效的 HIV-1 整合酶 抑制劑,其 IC50 值為 7.5 nM。

Raltegravir
Raltegravir(MK0518) 是一種 HIV 整合酶 (IN) 抑制劑。

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來源:上海皓元生物醫(yī)藥科技有限公司
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標(biāo)簽: 整合酶 HIV
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