香豆素母环C-6和C-7位点杀螨活性的机制及其官能团的构效关系

With a variety of physiological activity, natural coumarin compounds have a good research and development value for its obvious effect and unique target on controlling mites. Closely related to the acaricidal activity of natural coumarin compounds, the structure and functional change of C-6 and C-7 loci on coumarin ring become an important point to study the Quantitative Structure - Activity Relationship (QSAR) of natural products acaricide and screen new natural active compounds. To reveal the mechanism of the function of C-6 and C-7 loci on improving acaricidal activity and accurately and efficiently screen natural active compounds, this study, took simple coumarin compounds as materials and Ca2+-ATPase target-oriented as goal, made clear the QSAR of natural small molecule coumarin compounds’ acaricidal activity from levels of biometrics, enzyme activity evaluation and molecular targets, and verified the activity of small molecule functional groups on C-6 and C-7 loci. Based on this, the botanical acaricidal active compounds, with clear target, prominent activity, distinguished effect, were screened. These researches provide a basis for further elaborating the mechanism of the diversity of biological activity of coumarin compounds and developing new natural products acaricides.

天然香豆素类化合物具有多种生理活性，在对螨类控制上效果明显，靶标独特，具有很好的开发研究价值。香豆素母环上的C-6和C-7位点结构及官能团变化与该类化合物的杀螨活性密切相关，是研究天然产物杀螨剂构效关系和筛选新的天然活性化合物的重要切入点。为揭示香豆素母环C-6和C-7位点对于提高杀螨活性的机制，准确快捷地筛选天然活性化合物，本研究以简单香豆素类化合物为材料，以Ca2+-ATPase靶标导向为目标，从生物测定、酶活评价和分子靶标三个层次来明确天然小分子香豆素类化合物杀螨活性的构效关系，比较及验证香豆素母环C-6和C-7部位不同小分子功能团的活性，在此基础上筛选靶标明确、活性突出、效果显著的植物性杀螨活性化合物，为进一步阐述香豆素类化合物生物活性多样性的机制，开发新型的天然产物杀螨剂提供依据。

本项目按照项目原计划的研究任务和预算进行，以香豆素类化合物为切入点，明确了香豆素类化合物C-7位点的化学特性对于提高杀螨活性的机制，圆满完成项目目标和任务。. 本项目研究的主要内容并取得的主要成果是：. (1) 研究了天然香豆素类化合物的杀螨定量构效关系；建立了天然香豆素类化合物对朱砂叶螨的2D-QSAR模型和3D-QSAR模型，明确了对香豆素类化合物结构修饰的方向。. (2) 研究了香豆素母环C-7衍生物的杀螨定量构效关系；得到了30个衍生物，通过研究这30个衍生物的杀螨定量构效关系，进一步明确了提高杀螨活性的基团特性。. (3) 通过分子对接从理论上明确了香豆素母环C-7衍生物杀螨活性增加的机制；对活性好的五个衍生物进行分子对接，明确其活性增加可能是因为于它们与先导化合物的和靶标形成不同的结合模式有关，并且它们与更多关键氨基酸残基相互作用。. (4) 鉴定了东莨菪内酯对朱砂叶螨作用的靶标；对东莨菪内酯胁迫下的朱砂叶螨进行了转录组测序分析；明确了朱砂叶螨体内三条差异基因（GPCR、BAG和GUK）的表达模式；通过RNAi技术鉴定东莨菪内酯的作用靶标，发现下调TcBAG和TcGUK后增强了朱砂叶螨对东莨菪内酯的敏感性，下调TcGPCR后降低了朱砂叶螨对东莨菪内酯的敏感性。 . 本项研究成果解析了Ca2+-ATPase介导下的香豆素类化合物的杀螨机制，共发表发表研究论文16篇，培养博士研究生1名和硕士研究生7名，为开发以香豆素为模板的更加安全、高效、具有新的作用靶标的杀螨剂提供了理论支持，为创制拥有自主知识产权的新型绿色杀螨剂提供可靠保障。