AI-2型細(xì)菌群體感應(yīng)抑制劑的設(shè)計(jì)、合成及活性研究.pdf

1、群體感應(yīng)是細(xì)菌通過(guò)分泌一種稱為自誘導(dǎo)劑的信號(hào)分子(autoinducer，AI)來(lái)感應(yīng)細(xì)菌種群密度及周圍環(huán)境變化，進(jìn)而調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)，從而協(xié)調(diào)細(xì)菌生物功能的一種信息交流機(jī)制。目前發(fā)現(xiàn)群體感應(yīng)與細(xì)菌多種行為有關(guān)，如生物發(fā)光、生物膜的形成、毒力因子的釋放、抗生素的產(chǎn)生、孢子的形成、細(xì)菌的接合、細(xì)菌的群集運(yùn)動(dòng)等。
　　 在當(dāng)前的抗菌藥物研發(fā)中，耐藥性已成為一個(gè)不容忽視的嚴(yán)重問(wèn)題。傳統(tǒng)的抗菌藥是干擾細(xì)菌中重要的生命過(guò)程來(lái)抑制或殺死細(xì)

2、菌，此種抗菌藥的最大缺點(diǎn)就是容易產(chǎn)生耐藥性。因此尋找新靶點(diǎn)、新作用機(jī)制、開(kāi)發(fā)新型抗菌藥物，是生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的緊迫課題之一。群體感應(yīng)抑制劑與傳統(tǒng)抗菌藥的作用機(jī)制不同，它是通過(guò)抑制細(xì)菌群體感應(yīng)調(diào)控的致病行為（如毒力因子的釋放），從而降低細(xì)菌的傳染能力，但不會(huì)殺死細(xì)菌，因此細(xì)菌抗藥性的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)大大降低。
　　 由于群體感應(yīng)與細(xì)菌的諸多生理活性有關(guān)，故而深入了解細(xì)菌群體感應(yīng)的調(diào)控機(jī)制，可以為細(xì)菌感染疾病提供全新的治療手段或藥物。AI

3、-2廣泛存在與革蘭陽(yáng)性菌和革蘭陰性菌中，被稱為細(xì)菌種間信息交流的信號(hào)分子，因此研究阻斷AI-2型細(xì)菌群體感應(yīng)的抑制劑將成為下一代廣譜抗菌藥的研究方向。值得關(guān)注的是，AI-2的受體蛋白LuxPQ蛋白只存在于細(xì)菌中，并且在哺乳動(dòng)物體內(nèi)無(wú)相應(yīng)蛋白和同源家族存在，所以針對(duì)LuxPQ蛋白的抑制劑具有高度的選擇性和特異性，而且不易產(chǎn)生對(duì)人體的毒副作用。另外目前大多數(shù)抑制劑的設(shè)計(jì)主要針對(duì)LuxP蛋白而設(shè)計(jì)的，但是研究發(fā)現(xiàn)單體狀態(tài)下的LuxP在與Lux

4、Q形成復(fù)合物L(fēng)uxPQ后，其構(gòu)象會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而觸發(fā)AI-2型群體感應(yīng)，因此以LuxPQ為靶點(diǎn)進(jìn)行AI-2型群體感應(yīng)抑制劑的設(shè)計(jì)比以LuxP為靶點(diǎn)更為精確，但針對(duì)LuxPQ進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)研究至今尚未見(jiàn)任何報(bào)道。
　　 本課題選定AI-2型群體感應(yīng)的受體蛋白——LuxPQ蛋白為靶標(biāo)，采用CHARMM分子動(dòng)力學(xué)軟件，對(duì)芳基呋喃類先導(dǎo)化合物AN-465/43369623和AH-262/34399019與LuxPQ蛋白的復(fù)合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子

5、動(dòng)力學(xué)模擬;同時(shí)運(yùn)用DS/HipHop軟件進(jìn)行抑制劑藥效團(tuán)模型的構(gòu)建，以得到關(guān)鍵的藥效基團(tuán)結(jié)合Lipinski五倍律類藥性原則和藥物的ADMET性質(zhì)等方面的依據(jù)，再進(jìn)行先導(dǎo)化合物結(jié)構(gòu)的合理改造與優(yōu)化，設(shè)計(jì)并合成了三氮唑、呋喃和咪唑系列共78小分子群體感應(yīng)抑制劑。
　　 我們選用哈氏弧菌MM32型菌株對(duì)78個(gè)化合物進(jìn)行活性測(cè)試，活性結(jié)果顯示大多數(shù)化合物對(duì)哈氏弧菌MM32型菌株AI-2型群體感應(yīng)具有抑制作用，其中呋喃系列中的11h和

6、11d活性超過(guò)了陽(yáng)性對(duì)照KM-03009（IC50=8.9±1.7μM），其IC50分別為7.4±1.7和8.8±2.9μM。三氮唑和咪唑系列化合物相對(duì)于陽(yáng)性對(duì)照活性相當(dāng)，其中活性較好的化合物5k和91的IC50值為陽(yáng)性對(duì)照的1.5倍，咪唑化合物19zd、19y、19o和19t的IC50值分別是陽(yáng)性對(duì)照的1.23倍、1.34倍、1.35倍和1.48倍。另外我們還對(duì)呋喃系列中活性較好的化合物進(jìn)行細(xì)菌毒性測(cè)試，結(jié)果顯示大部分所測(cè)化合物對(duì)細(xì)菌