SARS-CoV-2 RNA G-四链体指导小分子合成调控Nsp10表达：靶向新冠病毒基因组非经典结构的新策略

本研究首次利用SARS-CoV-2基因组中的RNA G-四链体(rG4)结构RG-1/RG-2为模板，通过原位点击化学合成硫唑肽类化合物T5。该分子选择性结合病毒rG4，下调Nsp10和N蛋白表达，并通过共定位实验证实其与病毒基因组相互作用，为开发靶向RNA结构的抗COVID-19药物提供了新范式。

　　

研究背景

新冠病毒(SARS-CoV-2)的持续变异对全球公共卫生构成严峻挑战。尽管疫苗研发取得进展，但病毒的高突变率导致免疫逃逸现象频发。传统抗病毒药物如瑞德西韦(remdesivir)存在靶向性不足的问题，而针对病毒基因组非经典结构（如G-四链体）的药物开发仍属空白。G-四链体(G-quadruplex, G4)是由鸟嘌呤富集序列形成的四链结构，在病毒复制和免疫逃逸中起关键作用。前期研究发现，SARS-CoV-2基因组中存在三个潜在G4形成序列(RG-1/RG-2/RG-3)，其中RG-2位于非结构蛋白Nsp10编码区，可能成为抗病毒治疗的新靶点。

印度科学培育协会(Indian Association for the Cultivation of Science, IACS)的研究团队在《Cell Reports Physical Science》发表创新性研究，首次利用病毒RNA G4结构指导小分子自组装，开发出能特异性调控病毒蛋白表达的新型配体。这项研究不仅揭示了RNA结构在药物设计中的模板作用，更为应对COVID-19等RNA病毒疫情提供了新思路。

关键技术方法

研究采用多学科交叉策略：1) 圆二色谱(CD)验证RG-1/RG-2的G4结构特征；2) 以生物素标记的rG4为模板，通过无铜催化1,3-偶极环加成反应合成配体库；3) FRET熔解实验和等温滴定量热法(ITC)评估配体结合特性；4) 免疫荧光共定位(G4特异性抗体BG4)和荧光素酶报告系统验证细胞水平作用；5) 分子动力学模拟解析T5-RNA相互作用机制。

研究结果

RG-1和RG-2指导硫唑肽T5的合成

通过设计含炔烃(A1-A5)和叠氮(Az1-Az11)的片段库，发现RG-2能高效引导炔烃A-5与香豆素叠氮Az-8反应，72小时后生成主产物T5（产率64%），其结构经HPLC-MS确认([M+H]⁺=636.18)。RG-1仅产生10%产率，而RG-3和dsDNA无模板作用。

T5选择性结合SARS-CoV-2 rG4

FRET实验显示T5使RG-2熔解温度(△T_m)提升23.7°C，显著高于RG-1(9°C)和RG-3(4°C)。荧光滴定测得T5对RG-2结合常数(K_D)达1μM，比RG-1(4.2μM)强4倍，且不与dsDNA结合。ITC证实该相互作用为自发过程(△G=-8 kcal/mol)。

细胞水平验证

在转染RG-2-EGFP的A549细胞中，T5(10μM)使GFP表达降低83%，Western blot显示Nsp10蛋白下调79%。共聚焦显微镜观察到T5与BG4抗体共定位，且荧光素酶报告系统证实其通过稳定RG-2结构抑制基因表达。

结论与意义

该研究开创性地将病毒RNA结构作为药物合成模板，开发的T5具有三重功能：1) 特异性识别SARS-CoV-2 RG-2结构；2) 通过稳定G4抑制病毒蛋白翻译；3) 荧光特性实现细胞内G4可视化。分子模拟揭示T5通过氢键和π-π堆积与G-四分体相互作用，为理性设计靶向RNA结构的抗病毒药物提供了范式。这种"以病毒结构治病毒"的策略，尤其适用于缺乏高级别生物安全实验室资源的地区，对应对未来突发病毒疫情具有重要启示。