上海科技大学的科研团队联合中国科学院上海药物研究所、清华大学、中国科学院武汉病毒研究所、重庆医科大学等单位的科研团队，首次证实正痘病毒属的核心蛋白酶是一个全新的广谱抗病毒药物靶标，并解析了猴痘病毒核心蛋白酶的高分辨率三维空间结构，揭示了其识别底物的分子机制。在此基础上，研究团队设计了多个具有强效广谱抗病毒活性的小分子抑制剂并阐明其精确作用机制，为广谱抗正痘病毒药物的开发奠定了重要基础。4月22日，相关研究发表于《自然》。

正痘病毒属包含天花病毒、猴痘病毒（MPXV）等重要的人类病毒，是一类有包膜的双链DNA病毒。发现和确证抗正痘病毒的新型药物靶点，以及开发强效抗病毒抑制剂，对当前猴痘疫情的有效控制具有现实紧迫性，同时可为应对其他正痘病毒的威胁提供保障。正痘病毒属的成员都编码的一种高度保守核心蛋白酶，对于病毒成熟和感染性子代病毒的产生至关重要，其突变或缺失会导致病毒失去感染能力。

研究团队成功表达并纯化了具有活性的MPXV核心蛋白酶，并结合单颗粒冷冻电镜和X射线晶体衍射技术解析了其高分辨率的三维结构。核心蛋白酶呈现出二体的组装模式，每个单体包括N端结构域、催化结构域和C端结构域，其中活性中心位于催化结构域。

在此基础上，研究团队筛选发现，用于治疗肌肉萎缩的广谱半胱氨酸蛋白酶抑制剂aloxistatin，对MPXV核心蛋白酶的催化活性具有较好的抑制效果，同时也表现出一定的抗痘苗病毒及抗MPXV活性。结构生物学分析结果表明，aloxistatin与活性中心附近一个非催化的氨基酸残基形成共价键，但未能完全占据底物结合口袋，这可能是其抑制活性不强原因。

进一步地，研究团队开展了病毒核心蛋白酶底物识别和催化机制的研究。结果显示，在底物的诱导下，核心蛋白酶活性中心发生了一系列构象变化，而核心蛋白酶对底物中两个特定位置氨基酸具有高度选择性。由此，研究团队针对性地设计合成了一系列拟肽类抑制剂，其中A3-A6具有高效的病毒核心蛋白酶抑制活性，且表现出较强的抗猴痘病毒活性和抗痘苗病毒活性，同时具有良好的安全性。A3与核心蛋白酶的复合物结构分析结果显示，A3不仅可以与蛋白酶的催化中心的关键氨基酸形成共价键，还可以利用其化学修饰基团同底物结合口袋的氨基酸残基形成额外的氢键相互作用，以增强其结合能力。这些研究结果表明，化合物A3-A6在后续开发广谱抗痘病毒抑制剂上的具有巨大潜力，是良好的先导化合物。

MPXV核心蛋白酶的底物识别机制。图片由研究团队提供

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相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09014-x