HRV3C

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Menschliche Rhinoviren (HRVs)

Menschliche Rhinoviren (HRVs) sind kleine, nicht umhüllte Viren, die zur Gattung Enterovirus der Familie der kleinen RNA-Viren gehören, mit drei Hauptarten, HRV-A, HRV-B und HRV-C, von denen jede mehrere Serotypen hat. Das menschliche Rhinovirus hat eine einzelsträngige RNA von etwa 7000 bp, und dieser offene Leserahmen kodiert ein Polyprotein während der Virusinfektion, das dann in drei Vorläuferpolyproteine, P1, P2 und P3, gespalten wird. Unter ihnen wird das Vorläuferpolyprotein P1 weiter in VP1, VP2, VP3 und VP4 gespalten, und eine einzelne Kopie dieser vier Strukturproteine kann einen viralen Vorläufer bilden, und dann können 60 Vorläufer ein ikosaedrisches Kapsid bilden; während die Vorläuferpolyproteine P2 und P3 weiter in sieben nicht-strukturelle Proteine gespalten werden, von denen 3C-Protease eines ist.

3C-Protease

Menschliche Rhinovirus 3C-Protease (HRV 3C-Protease) ist als nicht-strukturelles Protein nicht an der Assemblierung des viralen Kapsids beteiligt, sondern an der Spaltung und Trennung der meisten Vorläuferproteine und ist ein Schlüsselprotein für die Produktion reifer viraler Proteine und die virale Replikation. Derzeit sind in dem Artikel nur drei Kristallstrukturen der menschlichen Rhinovirus 3C-Protease berichtet, nämlich die 3C-Protease der Serotypen HRV2, HRV14 und HRV16.

Struktur

Obwohl die Substratbindetasche der verschiedenen Serotypen der menschlichen Rhinovirus 3C-Proteasen hoch konserviert ist, gibt es einen hohen Grad an Variabilität in der S2 aktiven Tasche. Die 3C-Protease von HRV2 hat nicht-konservierte Aminosäurereste von Lys69 und Asn130 in der S2 aktiven Tasche, die in der 3C-Protease von HRV16 durch die mittelgroßen Aminosäuren Lys69 und Thr130 ersetzt werden, während die S2-Aktivitätstasche der 3C-Protease von HRV14 aus kleineren Aminosäuren Asn69 und Thr130 besteht, was eine größere S2-Aktivitätstasche bildet. Die größere S2 aktive Tasche kann einen voluminöseren P2-Substituenten aufnehmen, und die Interaktion zwischen Protease und Inhibitor in der S2-Tasche hat einen signifikanten Einfluss auf die Inhibitoraktivität. Daher können wir das molekulare Design der S3- und S4-Taschen weglassen und direkt einen Inhibitor 2 mit starker antiviraler Aktivität erhalten.

Inhibitoren

Für diejenigen, die anfällig für HRVs sind, bringt eine Infektion mit HRVs großen Stress für die Patienten und ihre Familien sowie große wirtschaftliche Verluste für die Gesellschaft. Da RNA-Viren kein DNA-Reparatursystem besitzen, sind RNA-Viren hoch mutagen und vielfältig. Um Verzögerungen in der Arzneimittelentwicklung für neue Mutantenviren zu vermeiden, ist die Entwicklung von Breitbandinhibitoren ein wichtiges Forschungsfeld. In Anbetracht der Schlüsselrolle der menschlichen Rhinovirus 3C-Protease bei der Virusvermehrung wurde in der wissenschaftlichen Forschung versucht, eine Reihe von Inhibitoren für die Spezifität der Protease S2, S1, S1'-Tasche zu entwerfen. Darunter gibt es sowohl gescreente als auch modifizierte nicht-peptidische reversible Inhibitoren, wie heterocyclische Lipide1, sowie irreversible Inhibitoren von Peptiden.

Substratspaltungsequenz von HRV3C

Das von menschlichen Rhinoviren kodierte Polyprotein kann durch Spaltung in 11 reife virale Proteine und funktionale virale Enzyme gespalten werden, von denen 8 Stellen von der menschlichen Rhinovirus 3C-Protease gespalten werden. Basierend auf diesen Spaltstellen können wir wissen, dass die menschliche Rhinovirus 3C-Protease spezifisch ein Segment der Aminosäuresequenz erkennen kann, und die Spaltungsreaktion erfolgt zwischen GIn-Gly, Gln-Ala und Glu-Gly. Die Ergebnisse einer Studie zeigten, dass die menschliche Rhinovirus 3C-Protease die maximale Spaltungseffizienz zeigte, als sie die Sequenz DSLETLFQ↓GPVYKDLE zwischen 2C und 3A erkannte. Spätere Studien untersuchten, dass die kürzeste Aminosäureerkennungssequenz der menschlichen Rhinovirus 3C-Protease 6 Aminosäuren (TLFO↓Gp) beträgt und eine hohe Spezifität gegenüber GIn und Gly an den PI- und P1'-Stellen zeigt. Detaillierte Aminosäurespezifität für diese Stellen fehlt jedoch noch.