泛酸合成酶抑制剂作为抗结核药物的研究

本研究项目针对目前抗多药和广谱抗多药耐药结核菌的出现，以生物信息学最新确定的泛酸合成酶作为新型抗结核药物的靶酶，基于酶的反应机理合理设计抑制剂，进行化合物的合成和体外抗结核菌生物评价。泛酸合成酶属腺苷酰化酶家族，为结核杆菌的生存和生长所必需。申请人对另一腺苷酰化酶成员―水杨酸腺苷酰化酶（MbtA）具备坚实研究工作基础。泛酸合成酶催化反应过程中形成的中间体具有与酶结合紧密的特点（皮克摩尔数量级），但结构中的酰基磷酸接合子极不稳定。我们拟利用药物化学中生物电子等排的原理，以酰基磺酰胺或/和酰基氨基磺酸作接合子，制备反应中间体的类似物作为先导化合物。然后对先导化合物中糖基和碱基结构单元分别进行构效关系的研究，以确定局部优化的药效团。最后对化合物进行整体的结构优化，进一步提高衍生物的稳定性和抗菌活性。通过本项目的研究，论证泛酸合成酶作为抗结核药物靶酶的可靠性，探索核苷类化合物成为抗结核药物的可行性

结核病尤其是耐多药（MDR）和广泛耐药（XDR）结核病呈逐年增多的趋势，使结核病控制活动更趋复杂、更为艰巨。作为腺苷酰化酶家族的一员，泛酸合成酶是结核杆菌泛酸合成途径中的一个关键酶，催化有机羧酸α,γ-二羟-β-二甲基丁酸和AMP合成反应中间体的两步缩合反应。本项目以结核菌的泛酸合成酶作为靶点研究其抑制剂作为抗结核药物的可行性。.根据生物电子等排原理设计合成了一系列酶抑制剂。首先，以稳定的酰基氨基磺酸和酰基磺酰胺接合子取代不稳定的酰基磷酸酯键，得到稳定的反应中间体类似物。然后，对先导化合物的糖基和碱基部分进行结构改造，探讨其结构的改变对泛酸合成酶的抑制效果及结核菌抑制活性的影响。通过实施本项目，合成得到3个稳定的中间体结构类似物，3个糖基修饰的衍生物和14个碱基结构部分改造后的衍生物，共计20个新型的泛酸合成酶抑制剂。.目前，已经测定了其中5个化合物对泛酸合成酶的抑制常数。发现全部具有很好的酶抑制活性（Ki = 0.27 - 3.47µM）。通过计算机模拟的探讨与实际的酶活性进行构效关系对比，发现糖环的改变对化合物活性影响很小。进一步测定了泛酸合成酶抑制剂对结核杆菌的活性，发现化合物都没有表现出对结核菌预期的抑制活性。分析原因为化合物对细胞穿透作用不强，或者被细胞主动排出，或者泛酸合成酶可能不能作为抗结核药物的靶点。.通过本项目的实施，发表SCI研究论文3篇，发表中文核心期刊文章2篇，尚有1篇在审稿中。