综述：冠状病毒和肠道病毒关键病毒蛋白酶抑制剂的研究进展

本文聚焦冠状病毒（如 SARS-CoV-2）和肠道病毒（如 EV71）的关键蛋白酶 3CLpro、PLpro、3Cpro、2Apro，阐述其结构、功能、对免疫反应的调节及抑制剂研究进展，为病毒致病机制研究和药物开发提供新视角。

　　

引言

在 1918 年甲型流感病毒（IAV）引发的致命大流感之后，多种传染性强、致死率高的病毒相继出现，如人类免疫缺陷病毒（HIV）、埃博拉病毒（EBOV）、寨卡病毒（ZIKV）、肠道病毒 71 型（EV71）和严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 型（SARS-CoV-2），严重威胁人类生命健康并造成经济损失。目前 FDA 批准的直接作用抗病毒（DAA）药物仅针对近 10 种病毒，抗病毒药物研发仍十分紧迫。

EV71 是手足口病（HFMD）的主要病原体，还与脑炎、无菌性脑膜炎等神经系统综合征相关。虽已有 EV71 灭活疫苗，但尚无获批的 DAA 药物。SARS-CoV-2 因传播迅速、致病性强受到广泛研究，对其研究可为下一代药物开发提供参考。且 EV71 和 SARS-CoV-2 存在诸多共性，二者关键蛋白酶均为半胱氨酸蛋白酶，切割位点相似，蛋白酶抑制剂设计策略可相互借鉴，有望开发出同时靶向肠道病毒和冠状病毒的广谱抑制剂。

冠状病毒可使哺乳动物、鸟类和啮齿动物患病，在人类中可引发从普通感冒到肺炎等多种疾病。目前已知 7 种冠状病毒可感染人类，其中 SARS-CoV、中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）和 SARS-CoV-2 具有人畜共患性且致病性强。SARS-CoV-2 是新冠肺炎（COVID-19）的病原体，截至 2024 年 10 月，COVID-19 已导致超 690 万人死亡。SARS-CoV-2 属于 β 属冠状病毒，其基因组为单链正链 RNA，包含 6 个主要开放阅读框（ORFs） 。在病毒复制和成熟过程中，3C 样蛋白酶（3CL^pro）和木瓜蛋白酶样蛋白酶（PL^pro）发挥关键作用，它们可将多蛋白前体 pp1a 和 pp1ab 切割成 16 种非结构蛋白（nsp1 - nsp16），其中 3CL^pro负责 14 个水解位点中的 11 个，因此也被称为主蛋白酶（M^pro）。除水解多蛋白前体外，3CL^pro和 PL^pro还可通过干扰宿主蛋白影响免疫途径，实现免疫逃逸并促进病毒增殖，3CL^pro是开发抗冠状病毒药物的关键靶点，已有多种靶向 3CL^pro的抑制剂进入临床试验或临床治疗阶段。

EV71 属于肠道病毒属，其基因组为单链正链 RNA，编码一个大的多蛋白前体。该多蛋白前体在病毒蛋白酶 2A^pro和 3C^pro的作用下，被切割成结构蛋白（VP1 - VP4）和非结构蛋白（2A - 2C 和 3A - 3D），2A^pro负责切割 VP1/2A 和 3C/3D，3C^pro负责其余切割位点。2A^pro和 3C^pro还可调节先天免疫反应，其调节机制已陆续被报道。

人体免疫系统包括先天免疫系统和适应性免疫系统。先天免疫系统是抵御病毒感染的第一道防线，当病毒感染时，病毒编码的异常核酸可被模式识别受体（PRR）家族识别，如维甲酸诱导基因 I（RIG-I）样受体（RLR）和 Toll 样受体（TLR）。识别后会激活信号衔接蛋白，刺激下游信号通路，促使多种先天免疫效应分子转录，如 I 型干扰素（IFN）。IFN 以自分泌和旁分泌方式发挥作用，上调干扰素刺激基因（ISG）来抑制病毒感染。SARS-CoV-2 和 EV71 进化出了逃避宿主先天免疫反应的机制，其中就包括利用病毒蛋白酶干扰先天免疫，了解这些机制有助于设计病毒蛋白酶抑制剂和联合用药。

本文将重点探讨 SARS-CoV-2 的 3CL^pro、PL^pro，以及 EV71 的 3C^pro、2A^pro的功能、抑制剂，它们在病毒复制和成熟过程中的作用，以及对宿主细胞先天免疫反应的影响。同时讨论冠状病毒 3CL^pro和肠道病毒 3C^pro的异同，为合理药物设计提供依据，并探讨 EV71 3C^pro和 SARS-CoV-2 3CL^pro的广谱抑制剂及避免耐药性的药物设计策略。

病毒蛋白酶与先天抗病毒免疫

人体进化出了强大的先天抗病毒免疫能力，可抵御病毒在感染细胞内的复制。免疫细胞可通过 MHC-1 识别感染细胞和正常细胞，普通正常细胞也进化出了对抗病毒感染的方式，如产生干扰素。干扰素可分为 I 型、II 型和 III 型，由不同细胞产生，其中 I 型和 III 型具有抗病毒作用，正常细胞通常不会产生干扰素 。

3CL^pro的结构与功能

开发针对 SARS-CoV-2 的特异性直接作用抗病毒药物，可通过靶向保守酶实现，如 3CL^pro、PL^pro和 RNA 依赖性 RNA 聚合酶（RdRP）。3CL^pro是一种半胱氨酸蛋白酶，负责在 11 个位点切割多蛋白前体 pp1a 和 pp1ab，随后释放 12 种非结构蛋白。抑制 3CL^pro的酶活性可阻断病毒复制。从结构上看，3CL^pro是一种同源二聚体。

EV71 是手足口病的主要病原体

肠道病毒 71 型（EV71）于 1969 年在加利福尼亚州一名患有中枢神经系统（CNS）疾病的患者体内被发现，属于人类肠道病毒 A 种，微小核糖核酸病毒科。它是一种无包膜病毒，含有单链正链 RNA 和由 60 个包膜蛋白原聚体组成的衣壳。EV71 是手足口病（HFMD）的主要病原体，还与脑炎、无菌性脑膜炎等神经系统综合征密切相关，严重时会威胁生命健康。

结论与展望

人体的先天免疫反应，尤其是干扰素反应，是抵御病毒感染的第一道防线，这是一个复杂的信号网络。免疫反应过程中，细胞会采用多种策略攻击病毒成分，常伴随炎症反应。病毒可通过多种方式逃避免疫系统，其中病毒蛋白酶可通过水解或非水解活性干扰宿主免疫反应信号通路。对 SARS-CoV-2 和 EV71 关键蛋白酶的研究，有助于深入理解病毒致病机制，为开发更有效的抗病毒药物提供理论基础和新方向。未来需进一步探索这些蛋白酶的作用机制，研发针对它们的高效、低毒、广谱且不易产生耐药性的抑制剂，以应对不断出现的病毒威胁。