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传染性非典型肺炎(Severe Acute Respiratory Syndrome,SARS)自爆发以来给全世界尤其是中国带来了重大的人身伤害和经济破坏,本课题组及时发挥本组在药物设计方面的多年经验积累,在抗SARS药物设计以及免疫方面开展了积极而有成效的研究,其主要内容由以下几部分工作组成: 1、SARS病毒基因组主要编码的蛋白质有RNA聚合酶蛋白(聚合酶1a,1b),S蛋白(spike protein),E蛋白(small membrane protein),N蛋白(nucleocapsid protein),主蛋白酶(3C-like proteinase)等。其中,主蛋白酶以其在SARS病毒复制的过程中所起的重要作用而成为研究的热点。我们利用先进的生物信息学分析软件从已知结构的蛋白质数据库(PDB)中搜寻到猪冠状病毒(TGEV)和人感冒冠状病毒(HCoV)主蛋白酶与SARS病毒主蛋白酶序列具有很高相似性。基于此基础,以TGEV的主蛋白酶三维晶体结构为模板来同源模建了SARS冠状病毒的主蛋白酶三维结构,分析了其结构和活性位点特征。 2、由于实验测得TGEV和HCoV主蛋白酶在溶液中均有二聚体的形式存在,并且可能在发挥蛋白酶生物活性方面具有重要作用,因此,我们初步推测SARS病毒主蛋白酶在体内也具有二聚体的存在。参考TGEV和HCoV主蛋白酶二聚体形式,首先搭建了SARS病毒主蛋白酶的二聚体。研究发现,三种蛋白二聚体界面处的静电分布具有明显的互补性,三种蛋白酶二聚体单体之间具有相同的静电和疏水相互作用能。表明SARS病毒主蛋白酶在溶液中也具有二聚体的存在,这被后期的实验所证实。 3、近期有实验证实SARS病毒主蛋白酶二聚体为该蛋白酶主要生物形式,而单体不具有活性。进一步测得了该蛋白酶的二聚体晶体结构,但是其单体的结构不能测得,这也就使单体失活的原因不能知晓。因此,本文采用分子动力学模拟方法对该蛋白酶的二聚体和单体形式分别作了1.8ns的分动力学研究,来考察蛋白单体和二聚体形式构象的变化。通过该动力学模拟发现,SARS病毒主蛋白酶二聚体活性口袋具有如下三个特征:1)活性位点His41和Cys145间形成离子