新型肽脫甲酰基酶抑制劑的設(shè)計(jì)、合成與生物活性研究.pdf

1、抗感染藥物的廣泛應(yīng)用,耐藥菌大量增生和蔓延,新的抗生素的使用壽命越來越短,這就使新結(jié)構(gòu)和新作用機(jī)制抗生素的開發(fā)成為非常迫切的問題。肽脫甲?；?Peptide deformylase,PDF)是細(xì)菌生長過程中蛋白質(zhì)合成所必需的一種酶,它的活性位點(diǎn)具有高度保守并且存在于大多數(shù)細(xì)菌中包括耐藥菌種的PDF活性都可以被其抑制劑抑制的特點(diǎn),并且PDF在一些寄生蟲中也有重要作用,所以PDF被認(rèn)為是新一代抗細(xì)菌和抗寄生蟲藥物的理想靶位,近年來有報(bào)道P

2、DF用于抗結(jié)核分支桿菌、抗癌的研究,更加拓展了PDF的應(yīng)用范圍,因此成為令人感興趣的新的抗菌藥物作用靶點(diǎn)?；蚪M分析表明PDF同源基因在細(xì)菌中廣泛分布,即具有廣泛的同源性,這樣我們就有理由相信PDF抑制劑類抗生素可能會(huì)具有廣譜抗菌性。PDF抑制劑類抗生素是20世紀(jì)90年代末在國外新興起的一個(gè)研究熱點(diǎn),因?yàn)镻DF作為抑菌靶點(diǎn)的生化過程很明確,其晶體結(jié)構(gòu)和活性部位也已經(jīng)比較清楚,所以PDF抑制劑的研究具有較好的前景。我們選取PDF抑制劑作為

3、研究課題,同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法,設(shè)計(jì)并合成新的化合物,然后進(jìn)行篩選,希望能夠發(fā)現(xiàn)新型結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)化合物。
　　 PDF與抑制劑復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)及其抑制劑的構(gòu)效關(guān)系研究表明了新型PDF抑制劑的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的幾條原則:①抑制劑中必須有一個(gè)能與金屬配位的基團(tuán)；②在PDF的S1’部位,有一個(gè)疏水的口袋,需要一個(gè)類似于甲硫氨酸側(cè)鏈的疏水側(cè)鏈去填充；③抑制劑中要有2個(gè)酰胺鍵以與S1’和S2’部位的2個(gè)β-折疊股形成氫鍵；④在抑制劑的P3

4、’部位要有一些疏水基團(tuán)與S3’部位的疏水殘基形成的一個(gè)淺的口袋結(jié)合以利于對(duì)酶的識(shí)別。
　　 分子對(duì)接是現(xiàn)代藥物研究的重要工具和手段。通過對(duì)接,可以研究抑制劑與酶之間的結(jié)合模式,獲得一些有益的結(jié)合信息,為新的抑制劑的設(shè)計(jì)指明方向。我們選取了一組PDF抑制劑,使用SYBYL7.0和Autodock4.0軟件,進(jìn)行了與酶的對(duì)接,從分子水平研究了酶活性部位與抑制劑的作用模式,獲得了重要的結(jié)構(gòu)信息,并且探討了結(jié)構(gòu)與活性之間的關(guān)系。

5、　　 由于很多文獻(xiàn)報(bào)道的PDF抑制劑都具有明顯的肽鍵性質(zhì),使得這些化合物在生物體內(nèi)易受到蛋白酶的水解,另外由于直鏈肽分子固有的柔性,他們可能以不同的構(gòu)象被多種受體分子所識(shí)別,這種性質(zhì)可能導(dǎo)致不受歡迎的副作用發(fā)生。根據(jù)模擬肽學(xué)(Peptidomimetics)的原理,我們以N-甲酰羥胺類化合物BB-3497為先導(dǎo)化合物,將分子中的一個(gè)酰胺鍵以芳香雜環(huán)替換,設(shè)計(jì)了三類新型的含有苯并咪唑環(huán)、異噁唑環(huán)、噻唑環(huán)的抑制劑,這些環(huán)上的N、O和S原子

6、是很好的氫鍵受體和供體,可以和周圍的氨基酸殘基形成氫鍵以增強(qiáng)結(jié)合；我們用對(duì)接的方法研究了它們與酶的作用,對(duì)接顯示,多數(shù)化合物都能較好的保持與金屬的配位作用、疏水作用和氫鍵。
　　 在重要中間體2-[(N-芐氧基-N-甲?；被?甲基]己酸的合成過程中,我們以丙二酸二乙酯為原料經(jīng)過取代、水解、脫羧反應(yīng)得到2-正丁基丙烯酸,我們并沒有按照通常的情況加成后再甲?；玫较乱徊疆a(chǎn)物,由于那樣反應(yīng)的收率不高,而且產(chǎn)物的分離較困難。我們由丙酮

7、經(jīng)過幾步反應(yīng)得到N-芐氧基甲酰胺,然后再通過2-正丁基丙烯酸乙酯和N-芐氧基甲酰胺發(fā)生Michael加成反應(yīng)得到2-[(N-芐氧基-N-甲酰基氨基)甲基]己酸乙酯,水解得到2-[(N-芐氧基-N-甲?；被?甲基]己酸。
　　 在目的化合物的合成中,我們采取了匯聚式的合成路線(Convergent route),首先完成了含苯并咪唑環(huán)、異噁唑環(huán)和噻唑環(huán)的中間體的構(gòu)建,然后與2-[(N-芐氧基-N-甲?；被?甲基]己酸縮合,再通

8、過鈀碳還原脫掉芐基得到最終產(chǎn)物。通過十多步反應(yīng),共合成各類型目標(biāo)化合物22個(gè),包括7個(gè)含苯并咪唑環(huán)的化合物、9個(gè)含異噁唑環(huán)的化合物、6個(gè)含噻唑環(huán)的化合物,全部為新化合物。用1HNMR、HRMS、IR對(duì)這些化合物進(jìn)行了分析,并對(duì)部分化合物進(jìn)行了13C NMR分析,確定了這些化合物的結(jié)構(gòu)。
　　 對(duì)含苯并咪唑環(huán)和異噁唑環(huán)的16個(gè)抑制劑的體外抑菌實(shí)驗(yàn)顯示含苯并咪唑環(huán)的化合物中有四個(gè)化合物對(duì)革蘭氏陽性菌有一定抑制作用,但是對(duì)革蘭氏陰性菌