计算机模拟三氯生对FabI活性口袋及Loop区的调控机制

应用分子动力学模拟、蛋白质二级结构定义(DSSP)和口袋体积测量(POVME)计算方法分别研究了FabI(烯脂酰-ACP还原酶)-NAD+(氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)二元复合物和FabI-NAD+-TCL(三氯生)三元复合物体系中活性口袋loop区构象、loop区二级结构、活性口袋体积以及底物(酰基不饱和链)通道随模拟时间的变化规律.研究表明,在FabI-NAD+-TCL三元复合物中,三氯生限制了活性口袋及底物通道的变化,活性口袋loop区呈现为规则、闭合的稳定构象,位于活性口袋正前方,常伴有螺旋二级结构的形成,从而使活性口袋体积变化较小、分布比较集中,底物通道较窄或处于关闭状态.而在FabI-NAD+二元复合物中,活性口袋loop区以无规则、开启的柔性构象存在,活性口袋体积变化较大,分布比较分散,底物通道明显较宽且不稳定.可见,三氯生能诱导FabI活性口袋及loop区的构象变化,使活性口袋构成了紧密的统一体、封闭了底物通道,从而阻碍了酰基不饱和链通过底物通道进入蛋白酶的催化中心,中断了该酶催化的还原反应和细菌脂肪酸合成循环.上述发现对深入认识三氯生的抗菌作用机制及相关药物的改良与设计具有重要的指导意义.     

计算机模拟三氯生对FabI活性口袋及Loop区的调控机制

应用分子动力学模拟、蛋白质二级结构定义(DSSP)和口袋体积测量(POVME)计算方法分别研究了FabI (烯脂酰-ACP还原酶)-NAD⁺(氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)二元复合物和FabI-NAD⁺-TCL(三氯生)三元复合物体系中活性口袋loop 区构象、loop 区二级结构、活性口袋体积以及底物(酰基不饱和链)通道随模拟时间的变化规律. 研究表明,在FabI-NAD⁺-TCL三元复合物中,三氯生限制了活性口袋及底物通道的变化,活性口袋loop 区呈现为规则、闭合的稳定构象,位于活性口袋正前方,常伴有螺旋二级结构的形成,从而使活性口袋体积变化较小、分布比较集中,底物通道较窄或处于关闭状态. 而在FabI-NAD⁺二元复合物中,活性口袋loop 区以无规则、开启的柔性构象存在,活性口袋体积变化较大,分布比较分散,底物通道明显较宽且不稳定. 可见,三氯生能诱导FabI 活性口袋及loop 区的构象变化,使活性口袋构成了紧密的统一体、封闭了底物通道,从而阻碍了酰基不饱和链通过底物通道进入蛋白酶的催化中心,中断了该酶催化的还原反应和细菌脂肪酸合成循环. 上述发现对深入认识三氯生的抗菌作用机制及相关药物的改良与设计具有重要的指导意义.     

3MBA类FtsZ蛋白抑制剂的分子动力学模拟及抗菌作用机制

采用分子动力学模拟、蛋白质二级结构测定(DSSP)、口袋体积测量(POVME)以及MM-PBSA(molecular mechanics Poisson-Boltzmann surface area)方法, 系统研究了金黄色葡萄球菌丝状温度敏感性蛋白Z (SaFtsZ)-二磷酸鸟苷(GDP)二元复合物和SaFtsZ-GDP-3MBA (3-甲氧基苯甲酰胺)类衍生物三元复合物体系的稳定性、蛋白质二级结构、蛋白质构象、关键残基质心距、活性口袋体积以及相对结合自由能的变化规律. 研究表明: 当不含抑制剂存在时SaFtsZ-GDP二元复合物体系稳定性较差, 其T7Loop区域残基(203-209)波动较大, 且蛋白二级结构发生明显变化, 活性口袋体积急剧减小, 底物通道显著变窄且不稳定. 而含有抑制剂PC190723、Compound1 的类衍生物三元复合物体系的表现截然不同, 这主要是由于它们均能和活性口袋T7Loop区周围残基形成关键性的氢键以及疏水作用, 与FtsZ 蛋白紧密结合. 在SaFtsZ-GDP-3MBA三元复合物体系中, 3MBA仅能与活性口袋中部分残基形成疏水作用, 与FtsZ 蛋白亲和力较弱, 使其不能稳定地存在于活性口袋中, 进一步导致它的抗菌活性明显低于PC190723、Compound1. 这些发现深入揭示了3MBA类衍生物对FtsZ 蛋白的作用机制和影响规律, 为该类FtsZ 蛋白抑制剂的结构优化和产品开发应用提供了重要的理论依据.     

3-S-(β-D-吡喃葡萄糖基)-1,2,4-三唑的合成及抗菌活性

以自制的5-取代芳基-4-氨基-3-巯基-1,2,4三唑为底物, 经糖基修饰后, 在甲醇钠/甲醇/二氯甲烷体系中经水解脱除糖环上的乙酰基, 得到9个新化合物5-取代苯基-4-氨基-3-S-(β-D-吡喃葡萄糖基)-1,2,4-三唑(6a~6i), 其结构经核磁共振波谱(¹H NMR, ¹³C NMR), 红外光谱(IR)和高分辨质谱(HRMS)确认. 生物活性测试结果表明, 目标化合物对大肠杆菌、 金黄色葡萄球菌、 枯草芽孢杆菌和白色念珠菌均显示出良好的抑菌活性. 化合物6g对大肠杆菌、 金黄色葡萄球菌、 枯草芽孢杆菌和白色念珠菌的最小抑菌浓度分别达到2, 8, 32和8 μg/mL, 抑菌效果接近或优于对照药物三氯生和氟康唑. 利用Autodock程序研究了目标化合物(6a~6i)与大肠杆菌烯脂酰还原酶(FabⅠ)受体蛋白分子的相互作用和结合自由能变化规律.     

新型1,2,4-三唑糖苷衍生物的合成及体外抗菌活性测试

以取代1,2,3-噻二唑为原料,合成了一系列未见文献报道的含有1,2,3-噻二唑、1,2,4-三唑的双杂环类硫苷化合物(6a~6d)。 目标化合物的结构经过1H NMR、13C NMR和IR等技术手段表征确认,重点对比了含西弗碱化合物5与还原后化合物6的抗菌活性变化。 体外抑菌测试结果显示,所有化合物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌均表现出较好的抑制活性,含有西弗碱化合物5的抗菌活性普遍优于还原后化合物6,其中化合物5d表现出很强的抗菌活性,其最小抑菌浓度优于市售抗菌药氟康唑;所有目标化合物对白色念珠菌的最小抑菌浓度均小于或等于32 mg/L。     

新型1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑类化合物的合成、抗菌活性及与FabⅠ作用的分子模拟

以3-芳基/烷基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑为原料,经过环化和糖化反应,设计合成了10个未见报道的化合物3-芳基/烷基-6-S-2',3',4',6'-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基-1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑(3a~3j),其结构经核磁共振波谱、高分辨质谱和红外光谱确认.生物活性测试表明,所有化合物均对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念株菌表现出一定的抗菌活性,其中化合物3c对4种测试菌株的最小抑菌浓度(MIC)最低,且接近于氟康唑的参照数据,具有较强的抗菌活性.利用Auto Dock 4.0程序研究了目标化合物3a~3j与大肠杆菌FabⅠ受体蛋白分子的相互作用和结合自由能变化规律.     

新型5-甲基-1,2,4-三唑-3-硫酮类化合物的合成及抗菌活性研究

利用生物活性叠加原理,以4-氨基-5-甲基-1,2,4-三唑-3-硫酮为原料,设计合成了15个未见报道的化合物2-N-2′,3′,4′,6′-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基-4-N-取代苯基亚胺基-5-甲基-1,2,4-三唑(2a～2e),4-N-取代苄基氨基-5-甲基-1,2,4-三唑(3a～3e)和2-N-2′,3′,4′,6′-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基-4-N-取代苄基氨基-5-甲基-1,2,4-三唑(4a～4e).其结构经IR,1H NMR,13C NMR和元素分析确认.生物活性测试表明,所有化合物均表现出一定的抑菌活性,尤其是化合物4b对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为8μg/mL,明显优于市售抗菌药物氟康唑,表现出较强的抗细菌活性;同时,与三氯生相比,所有化合物对白色念珠菌的最小抑菌浓度(MIC)均小于或等于32μg/mL,亦表现出较好的抗真菌活性.     

新型S-β-D-葡萄糖苷-1,2,4-三唑的合成及其抗菌活性研究

在氢氧化钾溶液中,取代苯甲酰肼2与CS2生成钾盐3,然后3在水合肼作用下经过环化,得到3-巯基-4-氨基-5-取代芳基-1,2,4三唑(4),在氢氧化钾的丙酮溶液中,与溴代乙酰化α-D-吡喃型葡萄糖反应合成了9个3-S-2′,3′,4′,6′-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基-4-氨基-5-取代苯基-1,2,4-三唑(5a~5i).其结构经1H NMR,13C NMR,IR和HRMS确认.对目标化合物进行生物活性测试表明,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念珠菌均显示了较好的抑菌活性,其中化合物5g对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念珠菌的最小抑菌浓度分别为8,16,64,2μg/m L,效果接近或优于对照药物(三氯生、氟康唑)的抑菌效能,表现出较强的抑菌活性.利用Autodock Vina程序研究了目标化合物(5a~5i)与大肠杆菌Fab I受体蛋白分子的相互作用和结合自由能变化规律.