近日，貴州大學綠色農(nóng)藥全國農(nóng)藥重點實驗室碩士生王小藝作為第一作者，宋潤江教授和李向陽教授作為共同通訊作者，在國際知名學術期刊《Research》(即時IF=10.4)上發(fā)表了一篇題為“Carbene-catalyzed Phthalide Ether Functionalization for Discovering Chiral Phytovirucide that Specifically Targets Viral Nia Protein to Inhibit Proliferation”為題的交叉學科研究論文。團隊將“N-雜卡賓催化方法學”及“抗植物病毒劑的發(fā)現(xiàn)”結合，成功發(fā)現(xiàn)了一種手性藥物小分子(R)-3w能夠特異性地與PVY-Nia蛋白的His150殘基結合。這種結合干擾了Nia蛋白的功能，可能抑制了病毒多聚蛋白的切割，阻礙了病毒復制復合體(VRC)的形成，進而顯著降低病毒在寄主體內(nèi)的增殖。
隨著全球人口的持續(xù)增長，預計到2050年將達到近100億人，糧食安全問題日益嚴峻。植物病毒是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要威脅之一，其中馬鈴薯Y病毒(PVY)是危害馬鈴薯、辣椒、番茄等茄科作物的最具經(jīng)濟破壞性的病毒之一。傳統(tǒng)的抗病毒策略主要集中在管理媒介蚜蟲，但現(xiàn)有的直接抗病毒藥物種類仍有限。因此，開發(fā)新型、高效、綠色的抗病毒農(nóng)藥具有重要的現(xiàn)實意義。PVY的核包含體A(Nia)蛋白在PVY的生命周期中具有關鍵的酶活性和生物學功能，如多聚蛋白的切割、VRC的形成等，這對病毒的復制、組裝和致病性至關重要，因此成為開發(fā)新型抗PVY藥物的潛在靶標。然而，雖然Nia蛋白在病毒生命周期中雖然具有關鍵作用，但目前針對Nia蛋白的小分子研究仍較少，大多數(shù)抗病毒藥物仍然集中在對病毒外殼蛋白(CP)的作用上。
該研究的核心創(chuàng)新在于利用N-雜環(huán)卡賓(NHC)催化的反應，實現(xiàn)了對多種天然酚類化合物的苯酞官能化，這一方法不僅具有良好的產(chǎn)率和對映體選擇性，還表現(xiàn)出優(yōu)異的官能團耐受性。實驗結果表明，(R)-3w表現(xiàn)出顯著的抗PVY治療活性，其抗PVY活性效果與外消旋體(Rac)-3w和對映異構體 (S)-3w具有顯著差異，并且優(yōu)于現(xiàn)有的商業(yè)抗病毒藥物寧南霉素和利巴韋林。圖2為(R)-3w的抗病毒機制：(R)-3w與PVY的Nia蛋白H150殘基結合，可能干擾其多聚蛋白的正常切割，減少用于VRC形成的功能蛋白，從而抑制病毒增殖。該研究不僅為植物病毒的防控提供了新的理論依據(jù)，還為開發(fā)新型綠色農(nóng)藥提供了新的合成方法和潛在靶標。
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