小核糖核酸病毒（Picornaviruses）是一类无包膜、正链RNA病毒，涵盖肠道病毒71型（EV71）、柯萨奇病毒、脊髓灰质炎病毒、鼻病毒及甲型肝炎病毒等[1]。这类病毒不仅导致手足口病、心肌炎、脊髓灰质炎等重大疾病，且目前尚无针对该病毒的特异性抗病毒药物[2]。传统小分子抑制剂虽具有高效力，但普遍存在抗病毒谱窄、易诱导病毒耐药突变等临床转化瓶颈，严重制约了治疗选择。
靶向蛋白降解技术，尤其是蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC），为突破上述瓶颈提供了全新范式。PROTAC利用“事件驱动”机制，通过诱导靶蛋白与E3泛素连接酶的空间邻近，触发靶蛋白的多聚泛素化修饰，进而被蛋白酶体识别并降解[3]。与传统占据驱动型抑制剂不同，PROTAC无需高亲和力占据活性位点即可实现催化量级的靶蛋白清除，因而在克服耐药突变和实现广谱性方面具有天然优势[4]。
近日，南开大学尚鲁庆团队在Advanced Science杂志上发表了题为Targeted Degradation of Picornaviral 3C Protease via PROTACs Confers High Barrier to Viral Resistance and Broad‐Spectrum Antiviral Activity的文章。在该研究中，研究团队将PROTAC策略应用于小核糖核酸病毒领域，选择病毒复制的核心因子——3C蛋白酶（3CPro）作为靶标。3CPro在多种病毒中展现出高度保守的类胰凝乳蛋白酶折叠结构、保守的His/Glu/Cys催化三联体及关键底物结合口袋，是理想的广谱抗病毒靶点。基于前期对EV71 3CPro拟肽类抑制剂的深厚积累，研究人员成功设计并合成了首个针对该靶点的高效PROTAC分子D34。
D34分子的设计引入了可逆共价结合策略，显著延长了降解剂与靶蛋白的作用时间，从而大幅提升了降解效率与持续性。机制验证表明，D34介导的3CPro降解严格依赖细胞内泛素-蛋白酶体系统，证实了其典型的PROTAC作用路径。为前瞻性评估抗耐药潜能，研究团队利用AI模型预测了EV71 3CPro的潜在耐药突变，并结合已报道的耐药突变体进行系统验证。结果显示，D34对高风险预测突变及已知耐药突变体均保持高效降解能力，充分体现了PROTAC“亚化学计量”降解模式在对抗耐药性方面的独特优势。
在抗病毒功能层面，D34对EV71展现出强效抑制活性，其机制通过直接抑制3CPro酶活性与靶向诱导蛋白酶体降解双重通路实现，大大增强了抗病毒效力。更值得注意的是，D34的降解活性广泛覆盖多种小核糖核酸病毒的3CPro蛋白，包括EV71、柯萨奇病毒A16型（CVA16）、柯萨奇病毒B3型（CVB3）、人鼻病毒（HRV）、脊髓灰质炎病毒（PV）及埃可病毒（ECHO），充分验证了基于结构保守性设计广谱PROTAC的可行性。
本研究首次将靶向蛋白降解技术成功应用于小核糖核酸病毒3CPro，不仅为当前严峻的耐药病毒感染提供了潜在治疗手段，更构建了一套兼具广谱降解活性与抗耐药性能的抗病毒PROTAC研发范式，为应对未来新发、再发病毒大流行储备了战略性技术平台。
南开大学2026届博士毕业生邓伟龙为论文的第一作者，尚鲁庆教授、王婧博士和徐忠欣博士为论文的通讯作者。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.76662
[1] T. Jackson, G. J. Belsham. Picornaviruses: A View from 3A. Viruses 2021, 13, 456.
[2] M. Ren, S. W. Abdullah, C. C. Pei, H. Guo, S. Sun. Use of virus-like particles and nanoparticle-based vaccines for combating picornavirus infections. Veterinary Research 2024, 55, 128.
[3] M. Békés, D. R. Langley, C. M. Crews. PROTAC Targeted Protein Degraders: The Past Is Prologue. Nat. Rev. Drug Discov. 2022, 21, 181–200.
[4] H. Liu, Z. Li, T. Reindl, Z. He, X. Qiu, R. P. Golden, K. A. Donovan, A. Bailey, E. S. Fischer, T. Zhang, N. S. Gray, P. L. Yang. Broad-Spectrum Activity against Mosquito-Borne Flaviviruses Achieved by a Targeted Protein Degradation Mechanism. Nat. Commun. 2024, 15, 5179.
