Exploring the Coronavirus Exoribonuclease as an Antiviral Target

探索冠状病毒外核糖核酸酶作为抗病毒靶点

基本信息

项目摘要

Over the last 20 years, three major zoonotic coronavirus (CoV) infections have emerged all causing acute respiratory illness, leading to significant morbidity and mortality. SARS-CoV-1 emerged in Asia in late 2002 while Middle East Respiratory Syndrome (MERS-CoV) was first reported in Saudi Arabia in 2012. In late 2019, SARS-CoV-2 was reported in China and has now spread globally causing over 673,000 deaths in less than eight months. The currently-raging COVID-19 pandemic presents an urgent need to explore new targets and approaches. Many RNA viruses such as Hepatitis C virus (HCV) and Respiratory Syncytial virus (RSV) can be treated with ribavirin and other broad-spectrum antiviral nucleoside analogues. Ribavirin and other nucleoside analogues are misincorporated into progeny genomes by the virally encoded RNA-dependent RNA-polymerase (RdRp), resulting in lethal mutagenesis. Interestingly, ribavirin has minimal effect against SARS or MERS due to unique aspects of CoV replication. The 30kb CoV genomes are the largest of all RNA viral genomes, more than three times the typical size. All CoVs encode 16 non-structural proteins (nsps) required for the production of progeny RNA. Nsp14 contains an exoribonuclease domain (ExoN), which has been shown to ensure replication fidelity of the large genome and provide resistance to drugs like ribavirin. ExoN, a conserved 3’ to 5’ proofreading exoribonuclease, removes misincorporated ribavirin, rendering it ineffective. Active site mutants of human CoV ExoN result in severe defects in viral RNA synthesis. Thus, ExoN inhibitors are expected to be effective anti- coronavirus agents either as monotherapy or in synergistic combination with nucleoside analogues. This proposal aims to discover first-in-class ExoN inhibitors for further drug development. Our current program is focused on developing broad-spectrum small molecule inhibitors of essential viral exonucleases as antiviral drugs. These exonucleases, like CoV ExoN, possess an acidic active site containing dual magnesium ions that coordinate substrate binding and catalyze bond cleavage. This ExoN key structural motif presents an excellent opportunity to expand our antiviral program to CoVs. We have synthesized hundreds of herpesvirus exonuclease inhibitors tailored to the bi-metallic binding site, which will be evaluated for activity against bacterially expressed ExoN. We propose that inhibitors of ExoN proof-reading activity would exert strong antiviral effects as single agents and would powerfully synergize with ribonucleoside analogs such as ribavirin and remdesivir. Key outcomes of the work would be (1) establishing the druggability of the active site of ExoN for small molecule inhibitors, (2) determining the antiviral activity produced by direct ExoN inhibition, (3) evaluating the potential synergism between ExoN inhibitors and nucleoside analogs and (4) identifying lead candidates for follow on in vivo drug development efforts.
过去 20 年来,出现了三种主要的人畜共患冠状病毒 (CoV) 感染,均导致急性 呼吸道疾病,导致 2002 年底亚洲出现严重的发病率和死亡率。 中东呼吸综合征 (MERS-CoV) 于 2012 年在沙特阿拉伯首次报道。2019 年底, SARS-CoV-2 在中国报告,现已在全球传播,在不到 8 年的时间里造成超过 673,000 人死亡 当前肆虐的 COVID-19 大流行迫切需要探索新的目标和方法。 许多 RNA 病毒,如丙型肝炎病毒 (HCV) 和呼吸道合胞病毒 (RSV) 都可以被用于治疗。 用利巴韦林和其他广谱抗病毒核苷类似物治疗。 类似物被病毒编码的RNA依赖性RNA聚合酶错误整合到后代基因组中 (RdRp),导致隐含的致命突变,利巴韦林对 SARS 或 MERS 的作用微乎其微。 冠状病毒复制的独特之处 30kb 的冠状病毒基因组是所有 RNA 病毒基因组中最大的,超过 所有 CoV 均编码 16 种非结构蛋白(nsps),是典型大小的三倍。 Nsp14 含有核糖核酸外切酶结构域 (ExoN),已被证明可以确保复制。 大基因组的保真度并提供对利巴韦林(一种保守的 3' 至 5' 校对)等药物的抗性。 核糖核酸外切酶,去除错误掺入的利巴韦林,使其无效。 ExoN 会导致病毒 RNA 合成的严重缺陷,因此 ExoN 抑制剂有望有效抗病毒。 冠状病毒药物可以作为单一疗法或与核苷类似物协同组合。 该提案旨在发现一流的 ExoN 抑制剂,用于进一步的药物开发。 我们目前的计划重点是开发基本病毒的广谱小分子抑制剂 核酸外切酶作为抗病毒药物。这些核酸外切酶,如 CoV ExoN,具有酸性活性位点,其中含有 双镁离子协调底物结合并催化键断裂。该 ExoN 关键结构。 主题提供了将我们的抗病毒计划扩展到冠状病毒的绝佳机会。我们已经合成了数百种。 针对双金属结合位点定制的疱疹病毒核酸外切酶抑制剂,将对其活性进行评估 我们认为 ExoN 校对活性的抑制剂会发挥强大的作用。 作为单一药物具有抗病毒作用,并与核糖核苷类似物(如利巴韦林)产生强大的协同作用 该工作的主要成果是 (1) 确定 ExoN 活性位点的成药性。 对于小分子抑制剂,(2) 确定直接 ExoN 抑制产生的抗病毒活性,(3) 评估 ExoN 抑制剂和核苷类似物之间的潜在协同作用,以及 (4) 确定先导药物 后续体内药物开发工作的候选者。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Viral Nucleases from Herpesviruses and Coronavirus in Recombination and Proofreading: Potential Targets for Antiviral Drug Discovery.
  • DOI:
    10.3390/v14071557
  • 发表时间:
    2022-07-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

SANDRA K WELLER其他文献

SANDRA K WELLER的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('SANDRA K WELLER', 18)}}的其他基金

Exploring herpesvirus exonucleases as potential antiviral targets
探索疱疹病毒核酸外切酶作为潜在的抗病毒靶点
  • 批准号:
    10825475
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
Genetics of HSV DNA Replication
HSV DNA 复制的遗传学
  • 批准号:
    8631838
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
New faculty recruitment in NMR structural biology
核磁共振结构生物学新教师招聘
  • 批准号:
    7857166
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
New faculty recruitment in NMR structural biology
核磁共振结构生物学新教师招聘
  • 批准号:
    7944151
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
ASM Conference on Manipulation of Nuclear Processes by DNA Viruses
ASM DNA 病毒操纵核过程会议
  • 批准号:
    7485476
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
Role of viral and cellular recombination proteins in HSV DNA replication
病毒和细胞重组蛋白在 HSV DNA 复制中的作用
  • 批准号:
    7548622
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
Role of viral and cellular recombination proteins in HSV DNA replication
病毒和细胞重组蛋白在 HSV DNA 复制中的作用
  • 批准号:
    8610869
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
Role of viral and cellular recombination proteins in HSV DNA replication
病毒和细胞重组蛋白在 HSV DNA 复制中的作用
  • 批准号:
    8438424
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
Role of viral and cellular recombination proteins in HSV DNA replication
病毒和细胞重组蛋白在 HSV DNA 复制中的作用
  • 批准号:
    7079573
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
Role of viral and cellular recombination proteins in HSV DNA replication
病毒和细胞重组蛋白在 HSV DNA 复制中的作用
  • 批准号:
    7338346
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:

相似国自然基金

晚期妊娠维持和抑制早产中cAMP信号活化PR的作用机制研究
  • 批准号:
    81300507
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Project 4: Nuclease Inhibitors for Viruses of Pandemic Concern
项目 4:针对流行病病毒的核酸酶抑制剂
  • 批准号:
    10522813
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
Optimizing nucleoside analog efficacy with novel exonuclease inhibitors
使用新型核酸外切酶抑制剂优化核苷类似物的功效
  • 批准号:
    10514274
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
Coronavirus Genome Replication
冠状病毒基因组复制
  • 批准号:
    10372189
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
A general, virus-free platform to rapidly map SARS-CoV-2 drug resistance
快速绘制 SARS-CoV-2 耐药性图谱的通用无病毒平台
  • 批准号:
    10249638
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
Coronavirus Genome Replication
冠状病毒基因组复制
  • 批准号:
    10585913
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 46.37万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了