基于乙酰乳酸合成酶的新型抑制劑先導(dǎo)化合物的合理設(shè)計(jì)與篩選研究.pdf

1、乙酰乳酸合成酶(ALS)是支鏈氨基酸生物合成路徑中第一個(gè)發(fā)揮催化作用的酶，也是商業(yè)化除草劑中應(yīng)用最多的靶標(biāo)酶，該類除草劑以其高效、廣譜、對(duì)人和動(dòng)物低毒等優(yōu)點(diǎn)在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用極其廣泛。近年來(lái)，該類除草劑的大量應(yīng)用在保護(hù)農(nóng)作物免受雜草侵害的同時(shí)，雜草的抗藥性問(wèn)題也隨之出現(xiàn)，并有愈演愈烈之勢(shì)，而且雜草產(chǎn)生抗性的時(shí)間也由最初的10年左右逐漸縮短為4～5年。因此，新型除草劑的研發(fā)迫在眉睫，也是最有效的一種解決雜草抗性的方法。在本課題的研究中，我

2、們綜合應(yīng)用了分子模擬、生物檢測(cè)、有機(jī)合成與光譜表征等方法系統(tǒng)地研究了ALS的三維晶體結(jié)構(gòu)、配體（抑制劑）與ALS活性位點(diǎn)之間的相互作用機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)新型ALS抑制劑先導(dǎo)化合物進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)與篩選研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ⑴對(duì)ALS的性質(zhì)、功能、三維晶體結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制及抑制劑等方面的研究進(jìn)展，以及計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)、分類、原理、已取得的研究成果、藥物設(shè)計(jì)中常用的分子模擬軟件等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的論述。
　

3、　 ⑵先導(dǎo)化合物的理論篩選研究方面:針對(duì)抑制劑與ALS活性位點(diǎn)之間的相互作用機(jī)制進(jìn)行分析與研究，確定了具體的篩選流程及Surflex-Dock和FlexX-Pharmconstraints兩種分子對(duì)接方法的對(duì)接參數(shù)。根據(jù)受體與配體之間的作用機(jī)制、結(jié)合模式等對(duì)商業(yè)化的小分子數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行篩選，從20多萬(wàn)個(gè)化合物中篩選出33種化合物作為候選化合物，通過(guò)Specs公司購(gòu)買(mǎi)得到這些化合物，用于進(jìn)一步的生物活性測(cè)試研究。
　　 ⑶候選化合物

4、生物活性測(cè)試方面:利用紫外可見(jiàn)吸收分光光度法，通過(guò)檢測(cè)乙偶姻在525nm處的吸光度值的變化來(lái)反應(yīng)ALS活性變化的原理，建立了酶體水平的生物活性測(cè)試方法。利用建立的生物活性測(cè)定方法，對(duì)篩選出的33種化合物進(jìn)行了酶體水平的生物活性測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，10號(hào)化合物在這33種供試化合物中具有最高的IC50值(47.41mg/L)，它的分子對(duì)接構(gòu)象及結(jié)合力也同參照結(jié)構(gòu)（單嘧磺酯）類似。因此，我們將10號(hào)化合物作為一個(gè)先導(dǎo)化合物而應(yīng)用于下一步的分子

5、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究中。
　　 ⑷先導(dǎo)化合物的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方面:主要基于ALS活性位點(diǎn)與抑制劑之間的相互作用機(jī)制和文獻(xiàn)報(bào)道的二者之間的主要結(jié)合位點(diǎn)及結(jié)合力，對(duì)先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，確定了優(yōu)化后的目標(biāo)化合物基本結(jié)構(gòu)（5-芐基-1，3，4-噻二唑-2-氨基甲酸苯酯）。確立了目標(biāo)化合物的合成路線，探討了該類化合物的合成反應(yīng)機(jī)理，并對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行IR、1HNMR結(jié)構(gòu)表征。利用已建立的生物活性測(cè)試方法，對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行生物活性測(cè)試。

6、結(jié)果表明，化合物2c具有最高的生物活性，其IC50值為23.54mg/L，與先導(dǎo)化合物相比，其抑制率增加了約50％。接著我們對(duì)目標(biāo)化合物與靶酶ALS之間的相互作用進(jìn)行了對(duì)接分析研究，對(duì)引起目標(biāo)化合物生物活性變化的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析與推導(dǎo)。
　　 ⑸對(duì)虛擬篩選、先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生物活性測(cè)定、目標(biāo)化合物的合成與結(jié)構(gòu)表征等方面內(nèi)容進(jìn)行了歸納與總結(jié)，對(duì)先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行詳細(xì)地討論，并對(duì)該類化合物進(jìn)一步的研究提出一些合理性