肽脫甲酰化酶抑制劑的設(shè)計(jì)、合成與生物活性研究.pdf

1、抗感染藥物在臨床上的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致耐藥菌大量增生和蔓延，同益嚴(yán)重的細(xì)菌耐藥性已成為21世紀(jì)人類面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。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(zhǎng)過程中蛋白質(zhì)合成所必需的一個(gè)酶，但在真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成中并不需要，因此成為令人感興趣的新的抗菌藥物作用靶點(diǎn)。PDF是一種金屬蛋白酶，基因組分析表明PDF同源基因在細(xì)菌中廣泛分布，即具有廣泛的同源性，這

2、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

3、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S<'1>′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S<'1>′和S<'2>′部位的2個(gè)β-折疊股形成氫鍵：④在抑制劑的P<'3>′部位要有一些疏水基團(tuán)與S<'3>′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，

4、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Autodock3.0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。 由于很多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

5、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，我們以放線酰胺素為先導(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)了四類新型的含有苯并咪唑環(huán)、咪唑環(huán)、異噁唑環(huán)、 唑環(huán)的抑制劑，這些環(huán)上的N、O和NH原子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。

6、 在重要中間體(R)-2-丁基-丁二酸-4-叔丁基單酯的合成中，我們以α-碘代乙酸叔丁酯對(duì)己酸甲酯的α碳負(fù)離子進(jìn)行烷基化，得到了2-丁基-丁二酸-1-甲基-4-叔丁基酯，再以氫氧化鋰選擇性的水解脫去甲基得到消旋的2-丁基-丁二酸-4-叔丁基單酯，然后用(L)或(D)-α-苯乙胺進(jìn)行拆分，分別得到(R)和(S)-2-丁基-丁二酸-4-叔丁基單酯，并且通過衍生的方法測(cè)定了手性酸的光學(xué)純度和絕對(duì)構(gòu)型，其中(R)-酸的ee值為99.1％，(S

7、)-酸的ee值為99.5％。我們的這一制備方法，簡(jiǎn)單、實(shí)用、成本低，優(yōu)于現(xiàn)有的手性合成方法。 在目的化合物的合成中，我們采取了匯聚式的合成路線(Convergent rotute)，首先完成了含異 唑環(huán)、苯并咪唑環(huán)、 唑環(huán)和咪唑環(huán)的中間體的構(gòu)建，然后與丁基取代的丁二酸單酯縮合，再通過羥胺解得到最終產(chǎn)物。通過7到12步的反應(yīng)，共合成各類型化合物24個(gè)，包括三類含異噁唑環(huán)的化合物(第1類7個(gè)，第2類5個(gè)，第三類3個(gè))、7個(gè)含苯并咪唑

8、環(huán)的化合物、2個(gè)含 唑環(huán)的化合物，全部為新化合物，同時(shí)完成了含咪唑環(huán)的中間體的合成；在各類化合物的合成中，共合成各類新中間體80個(gè)。用<'1>HNMR，ESI-MS，IR，元素分析，旋光儀對(duì)這些化合物進(jìn)行了分析，并對(duì)部分化合物進(jìn)行了<'13>CNMR分析，確定了這些化合物的結(jié)構(gòu)。 對(duì)含異噁唑環(huán)和苯并咪唑環(huán)的22個(gè)抑制劑的體外抑菌實(shí)驗(yàn)顯示多數(shù)含異 唑環(huán)的化合物對(duì)革蘭氏陰性菌有一定抑制作用，有4個(gè)含苯并咪唑環(huán)的化合物對(duì)革蘭氏陽性菌和