近日,贵州大学绿色农药全国农药重点实验室硕士生王小艺作为第一作者,宋润江教授和李向阳教授作为共同通讯作者,在国际知名学术期刊《Research》(即时IF=10.4)上发表了一篇题为“Carbene-catalyzed Phthalide Ether Functionalization for Discovering Chiral Phytovirucide that Specifically Targets Viral Nia Protein to Inhibit Proliferation”为题的交叉学科研究论文。团队将“N-杂卡宾催化方法学”及“抗植物病毒剂的发现”结合,成功发现了一种手性药物小分子(R)-3w能够特异性地与PVY-Nia蛋白的His150残基结合。这种结合干扰了Nia蛋白的功能,可能抑制了病毒多聚蛋白的切割,阻碍了病毒复制复合体(VRC)的形成,进而显著降低病毒在寄主体内的增殖。
随着全球人口的持续增长,预计到2050年将达到近100亿人,粮食安全问题日益严峻。植物病毒是农业生产中的主要威胁之一,其中马铃薯Y病毒(PVY)是危害马铃薯、辣椒、番茄等茄科作物的最具经济破坏性的病毒之一。传统的抗病毒策略主要集中在管理媒介蚜虫,但现有的直接抗病毒药物种类仍有限。因此,开发新型、高效、绿色的抗病毒农药具有重要的现实意义。PVY的核包含体A(Nia)蛋白在PVY的生命周期中具有关键的酶活性和生物学功能,如多聚蛋白的切割、VRC的形成等,这对病毒的复制、组装和致病性至关重要,因此成为开发新型抗PVY药物的潜在靶标。然而,虽然Nia蛋白在病毒生命周期中虽然具有关键作用,但目前针对Nia蛋白的小分子研究仍较少,大多数抗病毒药物仍然集中在对病毒外壳蛋白(CP)的作用上。
该研究的核心创新在于利用N-杂环卡宾(NHC)催化的反应,实现了对多种天然酚类化合物的苯酞官能化,这一方法不仅具有良好的产率和对映体选择性,还表现出优异的官能团耐受性。实验结果表明,(R)-3w表现出显著的抗PVY治疗活性,其抗PVY活性效果与外消旋体(Rac)-3w和对映异构体 (S)-3w具有显著差异,并且优于现有的商业抗病毒药物宁南霉素和利巴韦林。图2为(R)-3w的抗病毒机制:(R)-3w与PVY的Nia蛋白H150残基结合,可能干扰其多聚蛋白的正常切割,减少用于VRC形成的功能蛋白,从而抑制病毒增殖。该研究不仅为植物病毒的防控提供了新的理论依据,还为开发新型绿色农药提供了新的合成方法和潜在靶标。
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