《基於靶酶GlmS的新型殺菌劑合理設計合成與生物活性研究》是依託中國農業大學，由張建軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於靶酶GlmS的新型殺菌劑合理設計合成與生物活性研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：張建軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於特有靶標定向生物合理設計開展新農藥研究是我國中長期科學與技術發展規劃中重點領域和優先主題。本課題選擇微生物中葡糖胺-6-磷酸合酶(GlmS酶)為對象，根據其分子結構和催化機理，試圖設計、製備新型GlmS酶抑制劑，建立GlmS抑制劑的酶活性篩選平台進行分子的生物活性研究。同時採用模建方法建立植物病菌靶標結構，利用分子對接，定量構效關係等技術手段對作用於GlmS酶靶標的分子進行理論研究，從分子水平上闡明作用靶標與抑制劑配體間的內在作用機理，指導新型殺菌化合物的分子設計，期望能夠發現具有新穎結構的先導化合物。本課題將率先建立一套基於酶靶標結構的GlmS酶抑制劑生物合理設計方法，為解決由於農藥作用靶標結構信息缺乏而制約農藥生物合理設計發展的瓶頸問題提供一條嶄新途徑，對於研究和開發具有高選擇性的新農藥具有重要的指導意義。
結題摘要
基於靶標定向生物合理設計開展新農藥研究是我國中長期科學與技術發展規劃中重點領域和優先主題。本課題選擇微生物中葡糖胺-6-磷酸合酶(GlmS 酶)為對象，根據其分子結構和催化機理，結合構效關係研究的需要，設計、合成新型GlmS酶抑制劑，共完成催化中間體過渡態類似物、已知活性天然產物的類似結構等6個系列258個抑制劑化合物的合成與結構最佳化；對中間體和目標化合物的合成路線和反應條件進行系統最佳化和探索，所有化合物結構均經過MS、1H-NMR、13C-NMR、HRMS波譜等手段確證；對所有目標化合物進行了離體殺菌活性的活性測定，並對高活性化合物開展溫室盆栽殺菌活性測定；同時通過基因克隆、表達、提取並純化己糖胺酶，研究酶抑制活性測定方法，建立酶抑制活性篩選平台；在此基礎上，最後，結合酶抑制活性、離體殺菌活性、盆栽殺菌活性對所合成的化合物開展構效關係的研究與結構最佳化。本項目的研究結果對於設計合成具有殺菌活性的GlmS酶抑制劑以及進一步的最佳化研究等提供重要的實驗依據。 課題在酶抑制活性化合物先導結構上，發現一批具有良好葡糖胺-6-磷酸合酶抑制活性的化合物，E9-OH、A8、Q5等3個化合物酶抑制活性優於或與對照藥劑ADGP活性相當；而過岡龍酸類似物D-8酶抑制活性為ADGP活性的10倍；在殺菌活性化合物發現上，部分良好酶抑制活性化合物表現出高效、廣譜的殺菌活性，進一步盆栽試驗表明，化合物CAU-E9在6.25ppm的濃度下，對黃瓜炭疽病的盆栽防治效果與對照商品化藥劑咪醯胺防效相當；化合物CAU-Q5在6.25ppm的濃度下，對玉米鏽病的盆栽防治效果優於對照商品化藥劑戊唑醇，其開發工作將在後續研究中深入開展。構效關係表明，部分化合物的殺菌活性與酶抑制活性高度一致，如Z17和Q5，酶抑制活性高的化合物表現出更高的殺菌活性，由此判斷，GlmS酶可能是高活性化合物Q5的作用靶標，中間體類似物抑制劑結構中含較多的羥基、較高的親水性有利於酶活性的提高，但是不利於殺菌活性的發揮，如CAU-ZJ10E9和CAU-ZJ10E9OH，前者殺菌活性高於後者一個數量級，後者酶抑制活性高於前者一個數量級；這一點對基於靶標的新農藥創製具有重要的指導意義。
