甾醇14α-去甲基化酶(Sterol 14a-demethylase.P450_14DM，CYP51)是生物甾醇合成過程中的一個關(guān)鍵酶，屬于細(xì)胞色素P450超家族，催化甾醇前體14α-甲基羥基化反應(yīng)。大多數(shù)甾醇如膽固醇(動物)、麥角甾醇(真菌)和谷甾醇(植物)都是質(zhì)膜的組分，甾醇的缺乏導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)和功能消失，故CYP51作為生物甾醇合成過程中的一個關(guān)鍵酶，成為降膽固醇藥物、抗真菌藥物和除草劑作用的重要靶標(biāo)。化學(xué)加——科學(xué)家創(chuàng)業(yè)合伙人，歡迎下載化學(xué)加APP關(guān)注。

為了發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)新穎、藥效高、作用機(jī)制獨特的新型CYP51抑制劑，利用計算機(jī)輔助藥物設(shè)計方法理論設(shè)計并合成了34個結(jié)構(gòu)新穎的4H-吡喃[3,2-c]吡啶衍生物，所有目標(biāo)化合物通過¹H NMR，¹³C NMR，HR-MS，IR進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并對化合物5b進(jìn)行了單晶培養(yǎng)，通過X-ray對化合物5b結(jié)構(gòu)進(jìn)行了鑒定。隨后34種目標(biāo)化合物對5種植物病原真菌進(jìn)行活性測試，結(jié)果表明大多數(shù)化合物在16 mg/mL的濃度下對五種真菌具有顯著的殺菌活性，其中化合物7a、7b和7f表現(xiàn)出優(yōu)異的抑菌活性。進(jìn)一步活性測試研究發(fā)現(xiàn)化合物7a、7b和7f對番茄灰霉病菌的EC₅₀值分別為0.326 mg/mL、0.530 mg/mL和0.610 mg/mL，抗菌活性優(yōu)于氟環(huán)唑(EC₅₀ = 0.670 mg/mL)。使用SEM和TEM對菌絲與細(xì)胞進(jìn)行了觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)化合物7a和7b具有比陽性對照更好的作用效果，如圖1所示。

圖1

為了發(fā)現(xiàn)植物病原真菌中潛在的甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)，課題組首次對植物病原真菌進(jìn)行了酶的提取，隨后進(jìn)行酶活性測試，結(jié)果表明它們對CYP51的IC₅₀值分別為0.377、0.611和0.748 mg/mL，具有比氟環(huán)唑更好的抑制活性(IC₅₀ = 0.802 mg/mL)。此外，蛋白質(zhì)熒光猝滅實驗結(jié)果與上述實驗結(jié)果一致。我們對部分目標(biāo)化合物進(jìn)行了細(xì)胞毒性測試，結(jié)果表明測試化合物均未表現(xiàn)出顯著地毒性，如圖2所示。

圖2

最后，利用計算機(jī)模擬技術(shù)對小分子與靶蛋白進(jìn)行了分子作用機(jī)制研究，分子對接研究結(jié)果表明化合物7a具有比陽性對照更強(qiáng)的親和力，分子動力學(xué)模擬表明目標(biāo)化合物具有比陽性對照更強(qiáng)的?G_bind(kcal/mol)，如圖3所示。這些結(jié)果表明該類化合物可能是一類具有潛在商業(yè)價值的生物活性候選藥物，將來可能作為潛在商業(yè)化的DMIs。

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c00032

圖3

該項研究得到四川省自然科學(xué)基金青年基金（24NSFSC5443）和西華大學(xué)博士科研啟動金（Z222089）的資金支持。

嚴(yán)映坤，博士，碩士研究生導(dǎo)師，中共黨員，2022年6月畢業(yè)于中國科學(xué)院大學(xué)，獲理學(xué)博士學(xué)位，2022年7月-至今，西華大學(xué)理學(xué)院講師。主要從事新型藥物設(shè)計合成、活性及作用機(jī)制研究，有機(jī)合成方法學(xué)等。主持四川省自然科學(xué)基金青年項目1項，西華大學(xué)博士人才引進(jìn)項目1項，近年來，以第一作者/通訊作者再《Journal of Medicinal Chemistry》《European Journal of Medicinal Chemistry》《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《Pest Management Science》等發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文10余篇。

唐孝榮教授：西華大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系教師，碩士研究生導(dǎo)師，四川大學(xué)農(nóng)學(xué)博士，主要從事天然產(chǎn)物化學(xué)與植物源農(nóng)藥、農(nóng)藥的作用機(jī)制以及農(nóng)藥制劑的研究，近年來，在《Journal of Medicinal Chemistry》《European Journal of Medicinal Chemistry》《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《Pest Management Science》等國內(nèi)外藥物化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊累計發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文30余篇，申請國內(nèi)授權(quán)發(fā)明專利40余項，主持四川省科技廳、四川省教育廳，成都市科技廳、教育部春暉計劃、企事業(yè)委托等項目8項。

李唯一教授：四川大學(xué)博士，西華大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系教師，碩士生研究生導(dǎo)師。主要從事化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、分子結(jié)構(gòu)與活性、催化劑分子設(shè)計等方面的理論研究工作。近年來，作為第一作者及通訊作者在《Journal of Catalysis》、《Catalysis Science & Technology》、《Organic Chemistry Frontier》、《Inorganic Chemistry》等期刊發(fā)表SCI收錄論文30余篇。作為項目負(fù)責(zé)人主持國家自然科學(xué)基金（青年基金）、四川省教育廳基金、省部級學(xué)科平臺開放課題、西華大學(xué)校重點基金等6項科研課題。