青蒿素治疗疟疾有耐药性？(2)

      堵上输糖通道

      “在药物发现中，最传统的方法是通过筛选来确定苗头化合物，但我们初步筛选的结果很不理想。活性较高的，选择性较差；而选择性较高的，活性很低。”该研究的共同第一作者、清华大学化学系博士生黄健说。因此，他们计划从头设计、开发抑制剂。

      在以往的研究中发现，糖转运蛋白的构象动态变化非常明显，GLUT1每秒内约交替开放1200次，很难通过化学干预将其固定在某一个单一构象。

      “如果把糖转运蛋白比作锁孔，抑制剂比作钥匙的话，现在锁孔形状不停变化，很难设计出对应的钥匙。但如果能让锁孔固定，设计钥匙就会容易一些。”黄健说。

      因此，解析出PfHT1与天然底物葡萄糖结合的晶体结构后，蒋鑫等人选择抑制剂C3361作为探针性分子，利用脂质立方相法解析了PfHT1与其结合的晶体结构。

      “我们发现，PfHT1和葡萄糖结合后，会产生一个空腔。而PfHT1与C3361结合后，PfHT1的结构会发生巨大的变化，跨膜螺旋TM1e和TM7b会由弯变直，衍生出另一个全新的空腔，且C3361的尾部结合在该空腔内，部分阻挡了PfHT1摄取葡萄糖的通道。”该研究的共同第一作者、清华大学生命科学学院博士后袁亚飞说。

      “如果对C3361这个尾部结合位点进行改造，使其严丝合缝地占据空腔，最大程度地堵上通道，就可以更好地抑制PfHT1蛋白。”他说。

      颜宁表示，“这个构象变化完全出乎意料，甚至颠覆了过去十几年我们对糖转运蛋白家族工作机理最基本的理解。”

      为发展青蒿素替代品奠基

      在其后2年多的时间里，研究人员合成了根据结构设计的100多个分子并测定了活性，最终发现，HTI-1分子的抑制效果较好，在此基础上，他们又设计了活性更好的TH-PF系列分子，均能够同时结合两个空腔并抑制糖的摄取。

      经过疟原虫抑制实验后发现，其对疟原虫的杀伤力增强，但细胞毒性没有明显变化。

      “也就是说，TH-PF系列分子能够定向抑制疟原虫的糖摄入，而基本不影响人体其他细胞对葡萄糖的摄取。”黄健说。

      在第二篇预印本论文中，研究人员详细阐明了新一代小分子抑制剂的设计思路、构效关系及原虫抑制实验结果。

      “在药物设计上，我们发展了一个正构（PfHT1+葡萄糖产生的空腔）和别构（PfHT1与C3361结合后的衍生空腔）同时抑制的策略。这为当前出现抗药性的疟疾治疗提供了一个崭新的思路，为未来发展青蒿素的替代升级产品奠定了基础。”该研究的共同通讯作者尹航告诉《中国科学报》。

      颜宁表示，“我一直强调基础研究的重要性，当基础研究有了突破，转化是水到渠成的过程。这次便是完全从基础研究开始，因意外的发现而有了应用的可能。如果日后能在此基础上开发出用于临床的新型抗疟药，那我的科研生涯就圆满了。”

      中国科学院院士、清华大学教授饶子和评价说，“研究团队以阻断疟原虫能源摄取为新手段开发的新一代化合物，有望解决日趋严重的疟疾耐药性问题。同时抑制剂设计思路非常具有创造性，为其它药物理性设计提供了参考。”