《WalK組氨酸激酶抑制劑的最佳化、抗細菌生物膜作用及機制》是依託復旦大學，由昌軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：WalK組氨酸激酶抑制劑的最佳化、抗細菌生物膜作用及機制
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：昌軍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
美國NIH調查發現80%以上的細菌性感染與生物膜有關。細菌生物膜不但可以抵擋宿主的免疫殺傷，而且對大多數抗生素耐藥，其耐藥性比浮游菌高達千倍，危害嚴重亟待解決。細菌雙組分信號轉導系統WalKR不但調控細胞壁代謝，為細菌生存所必須，而且與生物膜形成相關，還較難引起耐藥，被認為是研製抗細菌生物膜藥物的新靶標。本課題擬在前期研究基礎上，以WalK組氨酸激酶為靶標，用基於結構的虛擬篩選方法獲得苗頭化合物；再對苗頭化合物和前期研究中已發現的WalK組氨酸激酶抑制劑進行結構最佳化，設計合成多樣性新結構分子；進一步結合酶抑制活性和抗菌活性，研究構效關係獲得高活性的WalK組氨酸激酶抑制劑。並以此為探針培養與WalK蛋白的共晶複合物，以揭示抑制劑與靶蛋白的作用模式，為更準確地進行基於結構的合理藥物設計提供理論依據和指導。同時開展初步藥代和毒性評價等成藥性研究，為最終研發原創治療細菌生物膜感染新藥奠定基礎。
結題摘要
美國NIH調查發現80%以上的細菌性感染與生物膜有關。細菌生物膜不但可以抵擋宿主的免疫殺傷，而且對大多數抗生素耐藥，其耐藥性比浮游菌高達千倍，危害嚴重亟待解決。細菌雙組分信號轉導系統WalKR不但調控細胞壁代謝，為細菌生存所必須，而且與生物膜形成相關，還較難引起耐藥，被認為是研製抗細菌生物膜藥物的新靶標。本項目以高分辨且同源性更高的WalK和ATP的共晶結構（PDB編號：3SL2）為模板，對表葡菌的WalK組氨酸激酶的HATPase_c功能域的同源模建，並進行了基於結構的虛擬篩選。對苗頭化合物（I和II）利用活性基團拼接、生物電子等排、碳鏈增長和縮短，斷裂和開環等藥物設計方法，對側鏈的活性基團進行替代，共設計合成了69個類似物。在總結了抗菌活性的構效關係的基礎上，針對化合物I的類似物，選擇了抗菌活性較強的7個化合物I-15， I-16， I-17，I-24， I-25， I-26 和 I-27進行了深入的研究，包括對不同細菌的最小抑菌濃度，對表皮葡萄球菌的最小殺菌濃度，對表皮葡萄球菌生物膜形成能力的抑制作用，與萬古黴素、頭孢唑啉的協同作用，細胞毒性及溶血性，作用靶標的驗證。針對化合物II的類似物，選擇了抗菌活性較強的6個化合物2k，2o，2p，2q，2f和2r進行了深入的研究，包括對表皮葡萄球菌的殺菌效果，對表皮葡萄球菌早期生物膜的作用效果，對表皮葡萄球菌成熟生物膜內細菌的作用，對紐西蘭白兔生物膜感染動物模型的作用效果，作用靶標的驗證。進一步選擇2個活性化合物2f和2r分別進行了單次靜脈給藥的藥代動力學實驗，並對化合物2r進行了急毒等初步安全性評價。結果顯示化合物2f和2r有潛力作為候選藥物進行進一步的成藥性評價。該課題已發表SCI論文2篇，申請國內專利2項，培養研究生2名。
