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多肽微阵列技术助力新冠药物开发—研究S蛋白-ACE2互作抑制剂

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多肽微阵列技术助力新冠药物开发—研究S蛋白-ACE2互作抑制剂

变异毒株在刺突蛋白

随着新型冠状病毒(COVID-19)病毒在全国范围内大流行,新的变异毒株不断出现,对人们的健康和正常生活造成很大影响。变异毒株在刺突蛋白(S)上所产生的重要突变为位点导致疫苗和中和抗体活性降低,对新疫苗和治疗药物的开发提出了更为迫切的需求。

Kyle K. Biggar研究小组基于已解析的新冠病毒S蛋白受体结合区RBD与受体蛋白ACE2复合物的晶体结构,在此区域基础上设计肽段,采用多肽阵列技术及系列验证发现先多肽BP19(SLVAVTAAQSTIEEQAKTFLDKFI)对于S蛋白与ACE2互作具有强抑制作用。

COVID-19 S蛋白RBD-ACE2复合物晶体结构

构建多肽文库

截取共晶结构结合域中ACE24多肽段(序列:STIEEQAKTFLDKFNHEAEDLFYQ)为初始肽段,将每一氨基酸用其他19种天然氨基酸取代,同时保持序列的其余部份不变,构建多肽文库。

将上述获得的肽段固定至氨化后的纤维素膜上,制备成多肽阵列芯片。将阵列芯片与COVID-19 S1蛋白孵育反应,获得特异性结合肽段。抑制剂筛选实验,筛选出肽段BP19具有比天然ACE2更低的IC50值;BP19的对接预测该肽段与COVID-19结合域即ACE2COVID-19的结合域。

ACE2衍生的肽阵列的结构导向开发

多肽微阵列高通量制备

利用多肽微阵列,可系统化高通量筛选出新冠S蛋白与ACE2互作抑制剂,为新冠药物抑制肽的开发提供有力工具。Aurora 开发的VERSA SPOTTER平行多肽阵列合成仪,可制备极高密度的多肽阵列(最多可在纤维素膜上制备4000个点阵列)。

方法优势

全自动多肽微阵列点样使用试剂量极少,仪器自动清洗,可有效防止交叉污染,对环境友好。仪器操作简便,可依据客户需求完成各类多肽文库构建,采用Fmoc化学合成法,可引入非天然氨基酸研究各类分子互作,在药物开发方面具有强灵活性。

参考文献:

  1. Lan J, Ge J, Yu J, et al. Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor[J]. Nature, 2020, 581(7807): 215-220.
  2. Shang J, Ye G, Shi K, et al. Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2[J]. Nature, 2020, 581(7807): 221-224..
  3.  Chopra A, Shukri A H, Adhikary H, et al. A peptide array pipeline for the development of Spike-ACE2 interaction inhibitors[J]. Peptides, 2022, 158: 170898.

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