近日，貴州大學(xué)綠色農(nóng)藥全國農(nóng)藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碩士生王小藝作為第一作者，宋潤江教授和李向陽教授作為共同通訊作者，在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Research》(即時(shí)IF=10.4)上發(fā)表了一篇題為“Carbene-catalyzed Phthalide Ether Functionalization for Discovering Chiral Phytovirucide that Specifically Targets Viral Nia Protein to Inhibit Proliferation”為題的交叉學(xué)科研究論文。團(tuán)隊(duì)將“N-雜卡賓催化方法學(xué)”及“抗植物病毒劑的發(fā)現(xiàn)”結(jié)合，成功發(fā)現(xiàn)了一種手性藥物小分子(R)-3w能夠特異性地與PVY-Nia蛋白的His150殘基結(jié)合。這種結(jié)合干擾了Nia蛋白的功能，可能抑制了病毒多聚蛋白的切割，阻礙了病毒復(fù)制復(fù)合體(VRC)的形成，進(jìn)而顯著降低病毒在寄主體內(nèi)的增殖。
隨著全球人口的持續(xù)增長，預(yù)計(jì)到2050年將達(dá)到近100億人，糧食安全問題日益嚴(yán)峻。植物病毒是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要威脅之一，其中馬鈴薯Y病毒(PVY)是危害馬鈴薯、辣椒、番茄等茄科作物的最具經(jīng)濟(jì)破壞性的病毒之一。傳統(tǒng)的抗病毒策略主要集中在管理媒介蚜蟲，但現(xiàn)有的直接抗病毒藥物種類仍有限。因此，開發(fā)新型、高效、綠色的抗病毒農(nóng)藥具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。PVY的核包含體A(Nia)蛋白在PVY的生命周期中具有關(guān)鍵的酶活性和生物學(xué)功能，如多聚蛋白的切割、VRC的形成等，這對(duì)病毒的復(fù)制、組裝和致病性至關(guān)重要，因此成為開發(fā)新型抗PVY藥物的潛在靶標(biāo)。然而，雖然Nia蛋白在病毒生命周期中雖然具有關(guān)鍵作用，但目前針對(duì)Nia蛋白的小分子研究仍較少，大多數(shù)抗病毒藥物仍然集中在對(duì)病毒外殼蛋白(CP)的作用上。
該研究的核心創(chuàng)新在于利用N-雜環(huán)卡賓(NHC)催化的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種天然酚類化合物的苯酞官能化，這一方法不僅具有良好的產(chǎn)率和對(duì)映體選擇性，還表現(xiàn)出優(yōu)異的官能團(tuán)耐受性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，(R)-3w表現(xiàn)出顯著的抗PVY治療活性，其抗PVY活性效果與外消旋體(Rac)-3w和對(duì)映異構(gòu)體 (S)-3w具有顯著差異，并且優(yōu)于現(xiàn)有的商業(yè)抗病毒藥物寧南霉素和利巴韋林。圖2為(R)-3w的抗病毒機(jī)制：(R)-3w與PVY的Nia蛋白H150殘基結(jié)合，可能干擾其多聚蛋白的正常切割，減少用于VRC形成的功能蛋白，從而抑制病毒增殖。該研究不僅為植物病毒的防控提供了新的理論依據(jù)，還為開發(fā)新型綠色農(nóng)藥提供了新的合成方法和潛在靶標(biāo)。
