戰疫情·理大人在行動
——大理大學結構生物信息學創新團隊科研攻關助力抗擊新冠疫情

習總書記在北京考察新冠肺炎防控科研攻關工作時強調：“人類同疾病較量，最有力的武器就是科學技術。”新冠肺炎疫情發生以來，大理大學農學與生物科學學院結構生物信息學創新團隊立足團隊研究基礎，積極投身抗擊疫情的科研攻關任務，根據突發疫情“老藥新用”的原則，團隊針對新型冠狀病毒幾個主要的抗病毒藥物蛋白靶點進行了大規模已上市藥物虛擬篩選及作用機制研究工作。研究發現，市售的幾種人類免疫缺陷病毒（HIV）蛋白水解酶抑制劑類藥物均對新型冠狀病毒的主蛋白酶（3CLpro）有一定的抑制作用，確定達蘆那韋在所篩選的抑制劑中具有最好的3CLpro抑制效果，并對藥物分子和蛋白酶之間的相互作用機理進行了闡釋（圖1）。目前該研究成果論文《Insight Derived from Molecular Docking and Molecular Dynamics Simulations into the Binding Interactions Between HIV-1 Protease Inhibitors and SARS-CoV-2 3CLpro》已發表在美國化學學會預印版平臺ChemRxiv，文章正式版《Anti-HIV drug repurposing against SARS-CoV-2》已發表在英國皇家化學學會SCI雜志RSC Advances。論文第一作者為農學與生物科學學院桑鵬副教授，通信作者為創新團隊負責人楊力權教授。在篩選抗病毒藥物的基礎上，團隊針對新型冠狀病毒感染能力的差異性正在進行攻關研究。

圖1 達蘆那韋與新型冠狀病毒3CLpro 的結合模式（Sang Peng，et al.，RSC Adv.，2020，10，15775）

大理大學結構生物信息學創新團隊圍繞學校學科發展方向，以蛋白質結構-動力學-功能為研究主線，開展蛋白質結構動力學與功能關系的研究，服務于學校的學科發展和學位點建設。團隊核心成員由楊力權、桑鵬、李毅、尹以瑞、陳貴元5名博士組成。除以上介紹的計算機輔助藥物設計及虛擬篩選方向，團隊目前研究還集中于兩個研究方向：（1）人類疾病相關蛋白的構象控制分子機制研究。該方向以HIV-1 gp120蛋白為對象，通過自由能圖譜構建的方法研究了gp120分子的熱力學和能力學性質，研究結果有力促進了人們對HIV-1病毒侵染機制以及免疫逃避機理的理解（圖2）；（2）滇西北極端環境酶的生態環境適應機制研究。該研究方向前期的研究結果表明了水分子對蛋白質的動力學性質有決定性的影響，進而對蛋白質的極端溫度適應性也具有重要影響（圖3）。

圖2 HIV-1 gp120 蛋白不同構象狀態分布特征（Li Yi, et al.，BBA–Biomembranes，2020，1862（2），183217）

圖3 嗜冷和常溫胰蛋白酶的結構柔性及自由能圖譜（引自文獻Yang Liquan, et al.，Journal of Biomolecular Structure and Dynamics，2019，doi:10.1080/07391102.2019.1635529）