GPI錨定蛋白生物合成抑制劑類新型抗真菌化合物設(shè)計(jì)合成與構(gòu)效關(guān)系研究.pdf

1、侵襲性真菌感染已成為臨床醫(yī)生面臨的嚴(yán)重問題。文獻(xiàn)報(bào)道侵襲性白念珠球菌感染已經(jīng)躍升為全球范圍內(nèi)血液感染的第三位，其中鄉(xiāng)村地區(qū)侵襲性真菌的感染率遠(yuǎn)高于城市。過去幾十年中，隨著診斷學(xué)、流行病學(xué)的不斷深入研究及新型抗真菌藥物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，醫(yī)學(xué)真菌學(xué)研究水平得到了大幅度的提升。早在1950s時(shí)期發(fā)現(xiàn)的制霉菌素與兩性霉素B(Aamphotericin B)等抗真菌藥物，由于其肝毒性較大限制了此類藥物的療效。80s年代發(fā)現(xiàn)的唑類抗真菌藥物改革了醫(yī)學(xué)真

2、菌學(xué)，該類藥物對早期多烯類藥物不敏感的真菌病原體均有較好效果。整個(gè)1990s年代，抗真菌藥物的發(fā)展主要集中于唑類藥物及兩性霉素B的改造，出現(xiàn)了療效好、抗菌譜廣的第二代三唑類藥物和兩性霉素B脂質(zhì)體。這些藥物降低了細(xì)胞毒性，并且改善了體內(nèi)藥物代謝動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)。2000年后，棘球白素類藥物進(jìn)入臨床。作為第一個(gè)作用于細(xì)胞壁成分1，3-β-葡聚糖的藥物，棘球白素類藥物的安全性有了很大的提高，這種新作用機(jī)制的發(fā)現(xiàn)給后續(xù)的抗真菌藥物的發(fā)展提供了啟示

3、。除了真菌特有的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，真菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、代謝都與哺乳動(dòng)物細(xì)胞非常相似，因而很難尋找到特異的作用靶點(diǎn)。另一方面，臨床上抗真菌藥物的發(fā)展受限于對罕見的真菌致病菌感染的及時(shí)確診和耐藥性真菌致病菌感染的治療。盡管出現(xiàn)了這么多問題，抗真菌藥物的發(fā)展仍在繼續(xù)。
　　GPI錨定蛋白(Glycosylphosphatidylionsitol-anchored protein)是普遍存在于真核生物中一類通過其羧基末端的糖基化磷脂酰肌醇結(jié)構(gòu)錨定于

4、細(xì)胞膜表面的蛋白。文獻(xiàn)報(bào)道發(fā)現(xiàn)真核生物的細(xì)胞膜或細(xì)胞壁上存在多種GPI錨定蛋白，包括各種功能蛋白如細(xì)胞表面的酶、受體、粘附分子和特異性抗原等。隨著對GPI錨定蛋白的深入研究，發(fā)現(xiàn)GPI錨定蛋白在真核生物的生命活動(dòng)中起著免疫識別、補(bǔ)體調(diào)節(jié)及跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等重要功能。
　　針對哺乳動(dòng)物細(xì)胞和真菌細(xì)胞中GPI錨定蛋白的結(jié)構(gòu)及功能的差異，日本首先以真菌細(xì)胞壁GPI錨定蛋白為抗真菌藥物的新靶點(diǎn)，通過高通量分子篩選，發(fā)現(xiàn)了抗真菌小分子化合物如g

5、epinaein、E1210和10b，并且通過基因敲除實(shí)驗(yàn)方法證明這些小分子抑制的靶點(diǎn)是GPI錨定蛋白生物合成過程中肌醇?；匦杌騁wt1表達(dá)的蛋白。
　　本課題探討的是對抗真菌小分子化合物gepinacin、E1210和10b進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾和改造后，重新設(shè)計(jì)合成新的小分子化合物，并對合成的新型化合物進(jìn)行體外抗真菌藥理活性測試，根據(jù)活性測試結(jié)果分析、討論構(gòu)效關(guān)系。
　　我們前期對新型化合物gepinacin進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，

6、設(shè)計(jì)合成的10個(gè)新型化合物(zj-g-1b～10b)。經(jīng)過體外抗真菌活性實(shí)驗(yàn)篩選，得到的最優(yōu)結(jié)構(gòu)zj-g-5b～6b(MIC80=4.0μg/ml)活性與對照化合物gepinacin相當(dāng)，但很難與對照藥物氟康唑(MIC80=0.5μg/ml)相比，因此我們并未尋找到有潛力的先導(dǎo)化合物。
　　對另一類先導(dǎo)化合物E1210和10b的結(jié)構(gòu)改造和修飾，則分為A環(huán)、B環(huán)、C環(huán)、連接子Ⅰ和連接子Ⅱ五個(gè)部分的不同程度的修飾和改造，得到了48個(gè)未

7、見文獻(xiàn)報(bào)道的新型化合物。首先利用不同的芳香環(huán)取代2-氨基吡啶環(huán)，確認(rèn)A環(huán)是否作為活性保守區(qū)域，結(jié)果得到的新化合物苯并噻唑環(huán)類（zj-e-1b～11b）(MIC80=0.125～4.0μg/ml)具有較好的的抗真菌活性。以此推測2位氨基并不一定是活性必需基團(tuán)，但是化合物zj-e-23b～34b的活性數(shù)據(jù)表明A環(huán)必須存在氮原子的條件下，化合物抗真菌活性才能保持，可以推測出小分子與靶點(diǎn)蛋白結(jié)合的方式中可能存在氫鍵作用。利用電子等排原理，用酰胺

8、鍵替換E1210中的異嗯唑環(huán)，同時(shí)用噻吩環(huán)替代苯環(huán)，設(shè)計(jì)合成的新化合物均有較好的抗真菌活性。對于連接子Ⅱ，實(shí)驗(yàn)證明不管縮短還是延長鏈長，化合物的抗真菌活性都表現(xiàn)出減弱或消失?；钚宰罴训幕衔镞B接子長度為兩個(gè)碳原子長度，這證明整個(gè)分子的長度對分子的抗真菌活性有較大影響，可能與小分子化合物整體的水溶性、脂溶性等物理性質(zhì)有關(guān)。zj-e-1b～3b等化合物的抗真菌活性數(shù)據(jù)表明，即使C環(huán)的改造變動(dòng)較大，苯環(huán)取代基也能表現(xiàn)出較好抗真菌活性，其中苯環(huán)

9、鄰氟取代與間氟取代的化合物(MIC80=0.125μg/ml)抗真菌活性表現(xiàn)最佳。另一方面，以往的改造多集中于B環(huán)噻吩環(huán)2位的取代，而新設(shè)計(jì)出的噻吩環(huán)3位取代的化合物(zj-e-45b～48b)(MIC80=0.0625～0.5μg/ml)表現(xiàn)出了較好的抗真菌活性，特別是化合物zj-e-48b在對其他菌株的抗真菌活性檢測中同樣表現(xiàn)良好，這一新的作用位點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)為將來抗真菌藥物的研發(fā)提供了新的啟示。
　　我們設(shè)計(jì)合成的所有的化合物都通