文献解析|木瓜样蛋白酶（Papain-like protease, PLpro）在COVID-19药物研发中的研究进展

木瓜样蛋白酶（Papain-like protease, PLpro）

引言

自2019年底新型冠状病毒（SARS-CoV-2）首次被发现以来，由其引发的COVID-19疫情迅速在全球范围内蔓延，对公共卫生和经济造成了前所未有的冲击。截至2020年9月4日，全球累计确诊病例已接近2600万，死亡人数超过86万，且数字仍在不断攀升。面对这一严峻形势，寻找有效的抗病毒药物成为当务之急。木瓜样蛋白酶（Papain-like protease, PLpro）作为SARS-CoV-2的重要药靶，其结构与功能的研究对于COVID-19药物的研发具有重要意义。

PLpro的基本特性与功能

木瓜样蛋白酶（PLpro）是SARS-CoV-2病毒中两个关键的复制酶之一，另一个为3CL蛋白酶。PLpro不仅参与病毒多聚蛋白的剪切过程，确保病毒粒子的正确组装和释放，还参与调节宿主的天然免疫反应。这一双重功能使得PLpro成为抗病毒药物研发的理想靶点。

PLpro属于半胱氨酸蛋白酶家族，具有独特的底物特异性和催化机制。其活性位点包含半胱氨酸、组氨酸和天冬氨酸等关键氨基酸残基，这些残基共同构成了一个催化三元组，负责底物的识别和切割。此外，PLpro的晶体结构显示，其分子内部存在多个亚结构域，这些亚结构域通过复杂的分子间作用力相互连接，形成了一个稳定的酶构象。

PLpro晶体结构的研究进展

近年来，随着结构生物学和晶体学技术的飞速发展，科学家们对PLpro的晶体结构进行了深入研究。特别是2020年，多个研究团队在国际知名期刊上发表了关于PLpro晶体结构的研究成果，为COVID-19药物的研发提供了宝贵的结构信息。

其中，中国医学科学院病原生物学研究所的研究团队在Acta Pharmaceutica Sinica B上在线发表了题为“Crystal structure of SARS-CoV-2 papain-like protease”的研究论文。该研究团队在国际上率先解析了SARS-CoV-2 PLpro无配体及与抗新冠病毒高效抑制剂GRL0617的高分辨率三维结构。这是国内首篇报告SARS-CoV-2 PLpro三维结构的研究论文，也是国际上首篇通过了同行评议并正式发表的SARS-CoV-2 PLpro-GRL-0617复合物晶体结构相关的论文。

该研究发现，PLpro的晶体结构具有特殊的堆积方式和高溶剂含量，以及适度的分辨率，这为基于片段的高通量抑制剂筛选提供了强有力的结构生物学平台。通过解析GRL0617和SARS-CoV-2 PLpro复合物的晶体结构，研究者揭示了GRL0617抑制活性的分子机制。GRL0617通过占据和封锁PLpro底物结合口袋S3和S4，发挥了抑制活性，而结合位点与PLpro的活性中心无关。这一发现为抗SARS-CoV-2 PLpro新药研发提供了重要线索。

同时，国际上也有两个研究团队分别在Nature和The EMBO Journal上发表了关于PLpro的研究论文。这两个团队均解析了PLpro与宿主蛋白天然底物的复合物晶体结构，然而并未得到GRL0617及其衍生物的晶体结构。尽管如此，他们通过分子模拟的方法提出了GRL0617的作用机制，与中国科学院团队的研究结果相互补充，共同推动了COVID-19药物研发的进展。

PLpro抑制剂的研发进展

基于PLpro晶体结构的研究，科学家们开始着手开发针对PLpro的抑制剂。其中，GRL0617作为一种萘类的非共价抑制剂，展现出了强大的抑制活性。通过晶体结构解析，研究者发现GRL0617能够与PLpro的底物结合口袋S3和S4紧密结合，从而阻断PLpro的催化活性。这一发现为抗SARS-CoV-2 PLpro新药研发提供了重要依据。

除了GRL0617外，科学家们还筛选和评价了一批FDA批准的针对SARS和MERS等PLpro的临床药物对SARS-CoV-2 PLpro的适用性。然而，研究结果显示，这些针对SARS和MERS等PLpro具有抑制活性的药物并不适用于SARS-CoV-2 PLpro。这一发现提示，SARS-CoV-2 PLpro在结构和功能上可能存在与其他冠状病毒PLpro的差异，因此需要开发针对SARS-CoV-2 PLpro的特异性抑制剂。

PLpro在药物研发中的前景与挑战

尽管PLpro作为COVID-19药物研发的理想靶点已经得到了广泛认可，但在实际研发过程中仍面临诸多挑战。首先，PLpro的底物特异性和催化机制相对复杂，需要更深入的研究来揭示其详细的分子机制。其次，SARS-CoV-2病毒的变异性和耐药性也是药物研发中需要关注的重要问题。此外，药物的安全性、有效性和临床适用性等方面的研究也是必不可少的。

然而，尽管面临诸多挑战，PLpro作为COVID-19药物研发的新增长点，其前景仍然十分广阔。随着结构生物学、晶体学、药物化学和临床医学等领域的不断发展，相信科学家们将能够开发出更加有效、安全、针对SARS-CoV-2 PLpro的特异性抑制剂，为抗击COVID-19疫情做出重要贡献。

结论

综上所述，木瓜样蛋白酶（PLpro）作为SARS-CoV-2的重要药靶，在COVID-19药物研发中具有重要地位。通过深入研究PLpro的晶体结构、抑制剂研发以及药物的临床应用等方面，科学家们将能够不断推动COVID-19药物研发的进展。未来，随着相关研究的不断深入和完善，相信我们能够开发出更加有效、安全、针对SARS-CoV-2的抗病毒药物，为全球抗击COVID-19疫情提供有力支持。

 

名称	货号	规格
Papain Dissociation System, Without EBSS	LK003160	1bx
Papain Dissociation System	LK003150	1bx
Papain Antibody (Lyophilized, Biotin) LS-C209196	LS-C209196-100	100μg
Papain Antibody LS-C74053	LS-C74053-100	100μg