以细胞色素bc1复合物为靶标的新型杀菌剂的合理设计

细胞色素bc1复合物是细胞呼吸和光合作用的必要组成部分，也是开发农用杀菌剂的重要靶标。近年来，由于作用于细胞色素bc1复合物的杀菌剂被大面积推广使用，植物病原菌对该类杀菌剂的抗药性发展极为迅速。因此，设计合成新型高效的细胞色素bc1复合物抑制剂是一项具有重要意义的研究课题。本项目拟系统研究不同结构类型的抑制剂与细胞色素bc1复合物之间的相互作用，并结合文献报道的复合物晶体结构，比较不同抑制剂作用机制的差异。在此基础上，以商品化抑制剂噁唑菌酮为母体结构，采用氢键相互作用导向及π-π堆积作用导向的分子设计策略开展结构优化与分子设计研究，力争通过"合理设计-有机合成-酶抑制动力学-杀菌活性测试"的研究循环，获得一类活性达到纳摩尔级别的、能够与铁硫蛋白形成氢键相互作用的新型细胞色素bc1 复合物抑制剂，为进一步研究细胞色素bc1 复合物的生物学功能提供探针分子，同时为杀菌剂的开发提供新的先导化合物

本项目基本上按计划进行。为了更好地资源配置和提高研究效率，我们在本实验室建立了bc1复合物抑制剂离体筛选和动力学表征等方法之后，就直接与南方农药创制中心（浙江省化工研究院）合作，开展化合物的杀菌活性测试。这样就避免重复性建设和资源的浪费。期间，基于已经报道的蛋白质复合物的晶体结构，本项目对三种代表性的bc1复合物Qo位点抑制剂（嘧菌酯，标桩菌素和噁唑菌酮），进行了详细的结合模式的研究，并提出了钟摆模型。随后，分别对标桩菌素和噁唑菌酮开展具体的改造。 对于噁唑菌酮的改造：一方面，延长苯肼一端并引入合适的氢键受体，使新化合物能与铁硫蛋白末端形成氢键相互作用；另一方面，对其二苯醚一端进行改造，以优化其与Qo位点尤其是空腔中残基F274之间的堆积作用。对于标桩菌素的改造：保留苯并吡喃酮部分，把呈现不稳定性的长不饱和的脂肪链用二苯醚替代。通过“合理设计-有机合成-生物活性筛选”的研究循环，我们得到了一批活性比噁唑菌酮要高的新骨架化合物，并且首次发现噁唑菌酮及其类似物不仅抑制了bc1复合物的活性，而且对复合物II与III之间的相互作用起着抑制作用。本项目在主流学术期刊 ChemBioChem，Bioorg. Med. Chem.，Chem. Biol.Drug Des., Tetrahedron, RSC Advances, Chin. J. Chem.等上发表论文8篇。

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