深圳子科生物報(bào)道：截至4月10日，全球累計(jì)確診新冠肺炎156萬人，死亡9.2萬人 ，對全人類產(chǎn)生了空前的影響 。引起新冠肺炎的病原體是一種新型冠狀病毒，它與此前大家熟悉的嚴(yán)重急性呼吸道綜合征冠狀病毒（SARS-CoV）和中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）具有較近的親緣關(guān)系，被感染的患者會以發(fā)熱、乏力、干咳為主要臨床表現(xiàn)，嚴(yán)重者快速進(jìn)展為急性呼吸窘迫綜合征，甚至死亡，目前為止尚無特效藥和疫苗批準(zhǔn)上市。

新型冠狀病毒在入侵宿主細(xì)胞后，便開始大量復(fù)制，這其中又以遺傳物質(zhì)RNA基因組的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制兩個(gè)過程為核心。遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)錄將最終經(jīng)過翻譯形成新生病毒的結(jié)構(gòu)組成蛋白質(zhì)，而其復(fù)制將形成新生病毒的RNA基因組。病毒RNA依賴的RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerases，RdRp），也被稱為第12號非結(jié)構(gòu)蛋白（non-structural protein 12， nsp12），能夠與其他多個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組裝形成一臺高效的RNA合成“機(jī)器”，完成這兩大過程。RNA聚合酶作為這臺轉(zhuǎn)錄復(fù)制機(jī)器的核心部件，是最重要的抗病毒藥物靶標(biāo)之一，破壞其功能預(yù)期將能夠阻止病毒的復(fù)制，最終達(dá)到治療的目的。針對新型冠狀病毒的藥物靶點(diǎn)特別是RNA聚合酶的研究，對此類靶向藥物的研發(fā)和藥效機(jī)制的驗(yàn)證至關(guān)重要，迫在眉睫。

近期，由饒子和院士/婁智勇教授/王權(quán)教授等組成的“上?？萍即髮W(xué)-清華大學(xué)抗新冠病毒聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)”，率先在國際上成功解析了新型冠狀病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制機(jī)器核心單元“RdRp-nsp7-nsp8”復(fù)合體的三維空間結(jié)構(gòu)，整體分辨率達(dá)到2.9 埃（?）。

這一成果公布在Science雜志上。

研究解析的復(fù)合物結(jié)構(gòu)顯示，新型冠狀病毒的RNA聚合酶具有其它病毒RNA聚合酶的保守特征，并含有套式病毒（Nidovirus）的NiRAN（Nidovirus RdRp-associated nucleotidyltransferase）特征結(jié)構(gòu)域；同時(shí)病毒RNA聚合酶與病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白nsp7和nsp8組成了轉(zhuǎn)錄復(fù)制機(jī)器的核心單元。令人興奮的是，研究人員還首次在新型冠狀病毒的RNA聚合酶的N端發(fā)現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)特的“β發(fā)卡”結(jié)構(gòu)域，這一結(jié)構(gòu)域的發(fā)現(xiàn)為闡明新型冠狀病毒RNA聚合酶的生物學(xué)功能提供了新的線索。研究團(tuán)隊(duì)又通過對該原子分辨率結(jié)構(gòu)的深入分析，發(fā)現(xiàn)了新型冠狀病毒RNA聚合酶行使功能的關(guān)鍵氨基酸殘基，并通過與“丙型肝炎病毒聚合酶ns5b-索非布韋（Sofosbuvir）效應(yīng)分子”復(fù)合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行比對，提出了瑞德西韋和法匹拉韋的效應(yīng)分子（即代謝后的最終產(chǎn)物）抑制新型冠狀病毒RNA聚合酶的可能作用模式。

這項(xiàng)研究首次精細(xì)描繪出了新型冠狀病毒“RdRp-nsp7-nsp8”轉(zhuǎn)錄復(fù)制機(jī)器的內(nèi)部構(gòu)造，并為瑞德西韋和法匹拉韋等候選藥物的效應(yīng)分子如何精確靶向抑制病毒RNA合成進(jìn)而發(fā)揮藥效活性提出了合理的機(jī)制解釋，這為深入研究新型冠狀病毒復(fù)制的分子機(jī)理奠定了重要的理論基礎(chǔ)，并為開發(fā)抗新冠肺炎的特效藥開辟了新途徑。

此外，上?？萍即髮W(xué)饒子和/楊海濤團(tuán)隊(duì)與合作者組成的“抗新冠病毒攻關(guān)聯(lián)盟”還在Nature上聯(lián)合發(fā)表了新冠病毒的重要研究成果“Structure of Mpro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitors”，率先在國際上成功解析新型冠狀病毒關(guān)鍵藥物靶點(diǎn)——主蛋白酶（Mpro）的高分辨率三維空間結(jié)構(gòu)，并綜合利用三種不同的藥物發(fā)現(xiàn)策略，找到針對新冠病毒的抑制劑。

在從頭設(shè)計(jì)的研究策略中，攻關(guān)“聯(lián)盟”發(fā)現(xiàn)邁克爾受體N3是一個(gè)主蛋白酶的強(qiáng)效抑制劑，并率先解析了2.1?的“主蛋白酶-N3”的高分辨率復(fù)合物結(jié)構(gòu)（隨后又提高至1.7?），這也是世界上第一個(gè)被解析的新冠病毒蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)。為方便相關(guān)的科技工作者第一時(shí)間開發(fā)以該酶為靶點(diǎn)的抗病毒藥物，攻關(guān)“聯(lián)盟”第一時(shí)間公開了研究成果，并在PDB蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（Protein Data Bank, PDB）公開了結(jié)構(gòu)坐標(biāo)。自1月26日起，團(tuán)隊(duì)已為國內(nèi)外300多家高校、研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室直接提供了數(shù)據(jù)。該結(jié)構(gòu)被PDB蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫選為2020年2月的明星分子（February Molecule of the Month），并被PDB撰文報(bào)道。

此后，攻關(guān)“聯(lián)盟”繼續(xù)聯(lián)合利用虛擬篩選和高通量篩選策略相結(jié)合的方式，對10000多個(gè)老藥、臨床藥物以及天然活性產(chǎn)物進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)了數(shù)種對主蛋白酶有顯著抑制作用的先導(dǎo)藥物，其中包括雙硫侖（disulfiram）、卡莫氟（carmofur）、依布硒（ebselen）、紫草素（shikonin）、Tideglusib和PX-12等。后續(xù)的抗新冠病毒實(shí)驗(yàn)顯示，依布硒和N3均能在細(xì)胞水平顯著抑制新冠病毒的復(fù)制。值得一提的是，依布硒已用于治療聽力障礙等多種疾病的臨床試驗(yàn)（完成臨床二期），并具有很好的安全性表現(xiàn)。上述研究成果，為迅速開發(fā)具有臨床潛力的抗新冠肺炎的藥物奠定了重要基礎(chǔ)。