冠状病毒是感染人、哺乳动物和鸟类的重要病原体,能够引发呼吸道和胃肠道等多种疾病。以SARS冠状病毒和MERS冠状病毒为代表的多种冠状病毒具有传播范围广、病死率高、危害大等特点,是世界公共卫生组织密切关注的对象。目前已经发现的冠状病毒种类繁多,然而没有获批的特效药用来进行针对性治疗。冠状病毒是单股正链RNA病毒,其基因组的三分之二用于编码两个多聚蛋白,pp1a和pp1ab。这两个多聚蛋白最多可被切割形成16个非结构蛋白,nsp1到nsp16,进而组装成复制/转录复合物,完成病毒的复制和转录。主蛋白酶参与其中11个位点的切割过程,在病毒的生命周期中发挥关键作用。由于细胞内缺少主蛋白酶的同源蛋白以及主蛋白酶自身结构的保守性,因此是一个理想的药物靶点。本文对多种冠状病毒主蛋白酶进行结构研究及合理抑制剂的开发,首先以Alpha属冠状病毒主蛋白酶作为研究对象,研究其立体三维结构,同时基于结构对Alpha属冠状病毒主蛋白酶进行合理药物开发:1.解析了人冠状病毒NL63主蛋白酶与多肽类似物N3复合物结构,分析了其底物结合口袋特征以及N3对其抑制机制;2.以猪流行性腹泻病毒主蛋白酶作为研究模型进行合理药物开发,解析其与N3复合物结构。对N3进行改造,获得17个N3的衍生物,并筛选得到两种对猪流行性腹泻病毒的主蛋白酶抑制效果更强的衍生物(M2和M17);3.以猫传染性腹膜炎病毒主蛋白酶作为研究对象,设计针对猫传染性腹膜炎病毒的主蛋白酶锌离子与迈克尔受体抑制剂N3的双协同抑制剂,并阐释了协同抑制机制。其次,我们以Delta属冠状病毒主蛋白酶作为研究对象,解析了首个猪δ冠状病毒主蛋白酶与N3相互作用的复合物结构,阐释了新的冠状病毒主蛋白酶结构特征以及N3的抑制机制。本文的工作为抗冠状病毒的药物开发奠定了重要的理论基础。