基于结核杆菌细胞壁合成途径关键酶—UDP-半乳糖变异酶抑制剂的设计、合成及抗结核活性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81903517
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3402.天然药物化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Tuberculosis (TB) remains one of the most world’s deadliest infectious diseases. Mycobacterium tuberculosis (Mtb), the causative agent of TB, is responsible for million fatalities every year, and treatment of TB is complicated by the emergence of multidrug-resistant TB (MDR-TB). Thus, new anti-tuberculosis drugs with novel mechanism of action are urgently needed to eradicate TB. The inhibition of the Mtb cell envelope constitutes a robust therapeutic strategy because it is essential for mycobacterial viability and pathogenesis. Galactofuranose (Galf) is present in glycans critical for the virulence and viability of several pathogenic microbes, including Mycobacterium tuberculosis. The enzyme UDP-galactopyranose mutase (UGM) catalyzes the reversible interconversion of UDP-galactopyranose (UDP-Galp) and UDP-Galf, yet the Galf and UGM are in mammalians, inhibition of this enzymatic isomerization represents an attractive therapeutic strategy.. In our previous study, we screened a large seires of natural products and their derivatives by a fluorescence polarization assay. One specific compound, rosmarinic acid, isolated from Salvia cavaleriei Levl., exhibited moderate MtUGM inhibitory activity. To discover a more potent inhibitor, the bioisosteric replacement of structural elements of rosmarinic acid will be exploited to generate a 1st generation of analogues. Bioisosteric replacement of the ester by an amide, is considered as a priority because ester isosteres have frequently been developed to address metabolism issues since esters can be rapidly cleaved in vivo, while amide bond enhance the stability. For the above reasons, we therefore postulated that potent and selective inhibitors of UGM could be discovered based on an amide bond construction. A leading compound—enamide was discovered via a new combinatorial in situ screening technology. In order to develop more potent UGM inhibitors, a number of derivatives were rational designed, allowed a structure–activity relationship analysis. The binding mode was predicted by means of molecular modeling software AutoDock Vina and also validated by Lineweaver-Burk kinetic study.. The main objective of this project is to obtain 1-2 more potent lead compounds (prodrugs) with potent UGM inhibitory activity for the further new anti-tuberculosis drugs development.
结核病是我国乃至世界范围内严重危害人类健康的重大疾病之一。具有全新作用机制及作用靶标的抗结核新药研发历来是研究热点。UDP—半乳糖变异酶(UDP-Galactopyranose Mut-ase, UGM)是结核分枝杆菌细胞壁中半乳呋喃聚糖前体—UDP-Galf生物合成的关键酶之一,是一个全新且已确证的抗结核药物靶标。本项目前期发现来源于民族药中的迷迭香酸具有较好UGM抑制活性,因其母体结构中存在酯键而致使其稳定性不佳,故设想根据生物电子等排原理引入稳定性更好的酰胺键来重新构建该苗头化合物。本项目拟采用自主开发的“原位筛选-荧光偏振”技术对不同的片段组合(>500)进行高通量筛选,进一步借助分子对接、基于片段的药物设计对先导化合物进行结构优化,并对所获得的衍生物分别在酶水平和菌株水平上进行抗结核活性评价,以期获得活性更高的先导化合物。本项目的开展将为开发具有较好前景的抗结核候选药物奠定基础。

结项摘要

结核病是我国乃至世界范围内严重危害人类健康的重大疾病之一。UDP—半乳糖变异酶(UDP-Galactopyranose Mutase,UGM)是结核分枝杆菌细胞壁中半乳呋喃聚糖前体—UDP-Galf生物合成的关键酶之一,是一个全新且已确证的抗结核药物靶标。本项目针对前期发现的UDP-半乳糖变异酶(UGM)抑制剂迷迭香酸,因其母体结构中存在酯键而致使其稳定性不佳,为改善其稳定性,通过生物电子等排策略,引入稳定性较好的酰胺键来重新构建该化合物。本项目自主建立了一个UGM抑制剂高通量的筛选平台——原位筛选-荧光偏振,对不同的片段组合进行高通量筛选,得到一系列苗头化合物。进一步借助分子对接、基于片段的药物设计对先导化合物进行结构优化,并对所获得的衍生物分别在酶水平和菌株水平上进行抗结核活性评价。设计合成的目标化合物表现出显著的抑制活性,Kd值均达到了微摩尔级,与目前文献报道的最好抑制剂活性相当。结果表明引入生物电子等排策略,用酰胺键代替迷迭香酸的酯键具有普适性,解决迷迭香酸在体内代谢的不稳定性,同时增强选择性。本项目的开展为开发具有较好前景的抗结核候选药物奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Synthesis and evaluation of inhibitors of Mycobacterium tuberculosis UGM using bioisosteric replacement
利用生物电子等排置换法合成和评价结核分枝杆菌 UGM 抑制剂
  • DOI:
    10.1016/j.bmc.2022.116896
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Bioorganic & Medicinal Chemistry
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Jian Fu;Ziyao He;Huixiao Fu;Yufen Xia;Inès N’Go;Huayong Lou;Jinglan Wu;Weidong Pan;Stéphane P. Vincent
  • 通讯作者:
    Stéphane P. Vincent
Identification of inhibitors of UDP-galactopyranose mutase via combinatorial in situ screening
通过组合原位筛选鉴定 UDP-吡喃半乳糖变位酶抑制剂
  • DOI:
    10.1039/d1ob00138h
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Organic and Biomolecular Chemistry
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Fu Jian;Fu Huixiao;Xia Yufen;N'Go Ines;Cao Jun;Pan Weidong;Vincent Stephane P.
  • 通讯作者:
    Vincent Stephane P.
血人参总黄酮纯化工艺的优化及其对酪氨酸酶的抑制作用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    世界科学技术-中医药现代化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨姗;吴静澜;傅建;徐剑;张永萍;娄华勇;王光慧
  • 通讯作者:
    王光慧
基于UDP-半乳糖变异酶靶标的肉桂酰氨基酸 衍生物的合成及生物活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    化学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王青青;傅建;何梓瑶;娄华勇;潘卫东;张永萍;吴静澜
  • 通讯作者:
    吴静澜

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其他文献

游泳激活AMPK通路治疗高脂日粮引起的非酒精性脂肪肝
  • DOI:
    10.13598/j.issn1004-4590.2018.06.012
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    体育与科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    傅建;齐洁;张钧
  • 通讯作者:
    张钧
游泳运动对高脂引起的大鼠非酒精性脂肪肝的预防作用及机制
  • DOI:
    10.13598/j.issn1004-4590.2019.03.016
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    体育与科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    傅建;齐洁;张波;张钧
  • 通讯作者:
    张钧

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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