南开大学尚鲁庆/王婧/徐忠欣发现PROTAC让小RNA病毒3C蛋白酶"突变也跑不掉"

小 RNA 病毒引发的疾病传染性强、分布广泛，对人类社会构成严重威胁。除脊髓灰质炎疫苗外，绝大多数小 RNA 病毒感染仍缺乏有效的抗病毒治疗药物。此外，由于 RNA 病毒蛋白突变率高，目前处于研发阶段的抑制剂大多存在抗病毒谱窄、耐药屏障低等缺陷。

2026年7月17日，南开大学尚鲁庆、王婧、徐忠欣共同通讯在Advanced Science（IF=14.1）在线发表题为“Targeted Degradation of Picornaviral 3C Protease via PROTACs Confers High Barrier to Viral Resistance and Broad-Spectrum Antiviral Activity”的研究论文。本研究构建靶向3C蛋白酶（3CPro）的蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）；3CPro是关键病毒酶，对小RNA病毒蛋白加工、宿主蛋白合成关闭以及免疫抑制至关重要。

以小RNA病毒科代表毒株肠道病毒71型（EV71）开展实验，结果表明该PROTAC分子通过双重作用机制有效抑制病毒复制：一方面直接抑制3CPro的催化功能，另一方面通过泛素-蛋白酶体途径诱导3CPro降解。此外，该PROTAC分子不仅能够有效降解已有报道及人工智能预测的EV71潜在耐药突变体编码的3CPro，还可对多种小RNA病毒来源的3CPro产生降解作用，提示其具备广谱抗病毒潜力。本研究整合多种交叉学科研究手段，证实靶向蛋白降解策略可有效介导小RNA病毒3CPro降解，为研发不易产生耐药性的广谱抗病毒药物提供依据，同时凸显该策略用于应对不断变异的病毒威胁的应用前景。

小RNA病毒为无包膜单股正链RNA病毒，具有二十面体衣壳对称结构。这类病原体严重威胁人类健康。目前，除了脊髓灰质炎病毒疫苗外，绝大多数小RNA病毒感染仍缺乏特异性抗病毒治疗药物。针对小RNA病毒的抗病毒药物研发主要聚焦于小分子抑制剂。尽管一些化合物有效，但多数小分子抑制剂抗病毒谱狭窄，单一药物通常仅靶向一种病毒，大幅增加研发成本与研发周期。此外，单药治疗易诱导病毒产生耐药性，削弱治疗效果。因此研发兼具耐耐药、广谱特性的新型抗病毒药物，既是应对当前病毒突变威胁的迫切需求，也是构建未来传染病防控体系的核心策略。

靶向蛋白降解（TPD）是极具前景的研发策略，可用于开发耐耐药、广谱抗病毒药物。该策略利用小分子化合物激活胞内蛋白降解通路，清除致病蛋白。目前应用最广泛的降解分子为蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）。这类分子借助邻近效应，促使靶蛋白与E3泛素连接酶发生相互作用，介导靶蛋白泛素化修饰，最终标记靶蛋白使其被降解。该特性使PROTACs能够有效克服靶蛋白突变引发的耐药问题，显著提升广谱药物开发潜力。现阶段PROTAC技术已广泛用于广谱抗肿瘤药物研发，靶向各类肿瘤中过表达或发生突变的关键蛋白。但兼具克服耐药与广谱活性的抗病毒药物研究仍处于早期阶段。已有靶向人类免疫缺陷病毒（HIV）、流感病毒、丙型肝炎病毒（HCV）、新型冠状病毒（SARS-CoV-2）以及黄病毒蛋白的PROTACs得到实验验证。这些研究成果为拓展PROTAC技术，构建可降解耐药小RNA病毒的广谱抗病毒体系奠定重要基础。

为设计广谱PROTAC分子，本研究选取3C蛋白酶（3CPro）作为靶标。3CPro属于半胱氨酸蛋白酶，具有类似糜蛋白酶的底物识别特异性。它是小RNA病毒复制必需的关键酶，参与病毒蛋白加工、宿主蛋白合成关闭以及免疫抑制过程。上述核心功能使3CPro成为抗小RNA病毒药物研发的重要靶点。此外，不同小RNA病毒的3CPro在核心三维结构、催化机制、关键底物识别区域以及二聚化界面等区域结构高度保守。因此，靶向该蛋白酶的PROTAC策略有望实现对多种小RNA病毒的广谱抗病毒作用。本课题组前期已开发一系列靶向EV71 3CPro的强效拟肽类抑制剂，为PROTAC分子设计奠定坚实基础。

D34的抗病毒疗效（图源自Advanced Science）

本文成功设计并合成首个高效靶向小RNA病毒3CPro的PROTAC分子D34。该分子采用可逆共价结合策略，能够显著延长作用时长、提升降解效率。机制研究表明，D34介导的蛋白降解依赖细胞泛素-蛋白酶体系统。本研究借助人工智能模型预测EV71 3CPro潜在耐药突变位点，并验证D34对高危突变株以及既往报道耐药突变体的降解能力。此外，D34对EV71具备强效抗病毒活性，作用机制包含两条通路：直接抑制蛋白酶活性以及靶向蛋白降解。D34可广谱降解多种小RNA病毒的3CPro。上述结果进一步证实TPD技术用于研发兼具抗耐药、广谱特性抗病毒药物的可行性。本研究不仅可应对持续变异的病毒威胁，也为未来新发大流行疫情的防控提供潜在策略。

参考消息：https://doi.org/10.1002/advs.76662