メカニズムベースの不可逆的阻害剤の構造支援設計ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼの複数のライノウイルス血清型に対する強力な抗ウイルス活性を持つプロテアーゼ

風邪の最も重要な病因であるヒトライノウイルスは、ウイルス遺伝子の発現と複製を制御するためにタンパク質分解イベントの非常に複雑なカスケードを進化させたメッセンジャー活性一本鎖モノシストリックRNAウイルスです。前駆体ポリタンパク質内のほとんどの成熟切断は、トリプシン様ポリペプチド折りのシステインプロテアーゼであるライノウイルス3Cプロテアーゼ（またはその直接の前駆体3CD）によって媒介されます。3つのウイルス血清型からの酵素の高解像度結晶構造は、異なる構造および化学クラスを表す3Cプロテアーゼ阻害剤の設計と精緻化に使用されています。3Cプロテアーゼに特異的なペプチジル結合要素と組み合わせたアルファ、ベータ不飽和カルボニル基を持つ阻害剤は、酵素の触媒Cys-147の核酸菌性添加によって媒介されるマイケル反応を受け、共有結合結合形成とウイルスプロテアーゼの不可逆的不活性化をもたらします。これらの化合物で処理されたウイルス感染細胞における3Cタンパク質分解活性の直接阻害は、放射性標識タンパク質のSDS/PAGE分析によって決定されるウイルス前駆体ポリプロテインの用量依存性蓄積から推測できます。3Cプロテアーゼ指向のマイケルアクセプターの共結晶構造アシスト最適化により、ウイルスプロテアーゼのin vitroでの非常に迅速な不活性化、複数のラインウイルス血清型に対する強力な抗ウイルス活性、および低細胞毒性を有する分子が生成されました。最近、このシリーズの1つの化合物であるAG7088は、臨床試験に参加しました。

Human rhinoviruses, the most important etiologic agents of the common cold, are messenger-active single-stranded monocistronic RNA viruses that have evolved a highly complex cascade of proteolytic processing events to control viral gene expression and replication. Most maturation cleavages within the precursor polyprotein are mediated by rhinovirus 3C protease (or its immediate precursor, 3CD), a cysteine protease with a trypsin-like polypeptide fold. High-resolution crystal structures of the enzyme from three viral serotypes have been used for the design and elaboration of 3C protease inhibitors representing different structural and chemical classes. Inhibitors having alpha,beta-unsaturated carbonyl groups combined with peptidyl-binding elements specific for 3C protease undergo a Michael reaction mediated by nucleophilic addition of the enzyme's catalytic Cys-147, resulting in covalent-bond formation and irreversible inactivation of the viral protease. Direct inhibition of 3C proteolytic activity in virally infected cells treated with these compounds can be inferred from dose-dependent accumulations of viral precursor polyproteins as determined by SDS/PAGE analysis of radiolabeled proteins. Cocrystal-structure-assisted optimization of 3C-protease-directed Michael acceptors has yielded molecules having extremely rapid in vitro inactivation of the viral protease, potent antiviral activity against multiple rhinovirus serotypes and low cellular toxicity. Recently, one compound in this series, AG7088, has entered clinical trials.