基于细菌脂肪酸合成途径中多靶标的新型抗菌剂设计开发

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21476174
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0813.精细化工与专用化学品
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Discovery of new mechanisms and development of novel antibacterial agents are the basic ways to solve the three problems, the resurgence of old infectious diseases, the emergence of new infectious diseases and the drug-resistant pathogens, which mankind is confronted with. Analyzing the bacterial metabolic networks to reveal new antibacterial mechanisms and novel antibacterial targets and then using Computer-Aided Drug Design to discover novel targeted antimicrobial drugs have become a frontier research. According to the analysis of metabolic pathways, the fatty acid synthetase in human shares no striking primary sequence homology with that in bacterium, and this metabolic pathway involves many unique enzymes that make them act as idea source of targets for antibacterial agents. This project intends to perform data processing and mining for the key enzymes of the metabolic pathway by computer simulation methods according to the theories of bioinformatics, and then identify antibacterial targets and their active sites by comparison of metabolic pathways and genes, prediction of protein secondary structures and the molecular simulation methods, etc. Molecular docking, molecular dynamics simulation, 3D-QSAR and other methods will be adopted to study the binding modes between the ligands and the targets, the mechanisms of action and the quantitative structure-activity relationship. At the same time, we will study the action rules of the receptors and ligands under the synergistic effect of multi-targets to develop the strategies for designing and screening of multi-target antibacterial agents. And then the preparation and detection of antibacterial activity of these candidate compounds will be performed. Eventually, we will construct a platform to develop novel multi-targeted antibacterial agents based on the fatty acid synthetase pathway.
发现新作用机制、研制新型抗菌剂是解决人类面临的旧传染病复燃、新传染病迭出、病原体耐药性增加三大难题的重要途径。解析细菌代谢网络寻找抗菌新机制和作用靶点,借助计算机辅助设计开发新型抗菌剂,已成为抗菌药物研究的前沿领域。 依据代谢途经分析,人类和细菌代谢过程中脂肪酸合成途径的酶无同源性,且该途径酶系独特、靶点丰富,是抗菌作用靶标的理想源。本课题拟依据生物信息学理论,采用计算机模拟方法对病原菌脂肪酸合成途径的关键酶进行数据挖掘和处理,用代谢途径及基因比较、蛋白质结构预测、分子模拟等方法识别确认作用靶标及其活性位点,用分子对接、分子动力学模拟、3D-QSAR等方法研究抗菌剂与靶点的结合模式、作用机制及定量构效关系。同时研究多靶点协同下的受体-配体作用规律,编制多靶点抗菌剂设计筛选策略方法。设计筛选一批候选化合物并进行制备及抗菌活性研究。构建基于细菌脂肪酸合成途径中多靶标协同的新型抗菌剂创制平台。

结项摘要

脂肪酸生物合成是细菌生物膜形成的必经过程,抑制其合成过程就干扰了生物膜的形成,就起到了抑制细菌生长和繁殖的作用。基于细菌和人类代谢过程中脂肪酸合成途径的酶无同源性,且该途径中酶系独特、靶点丰富,依据代谢途径分析可从细菌代谢途径中发现一系列理想的抗菌作用靶标。根据功能性、必要性以及对人体无毒性等要素,选取细菌脂肪酸合成系统的FabI、FabH、FabB、FabG、FabF等蛋白及细胞分裂蛋白FtsZ等酶作为靶标。首先,应用分子动力学模拟、DSSP和POVME计算方法,分别研究了各个靶标及其经典抑制剂的复合物体系中活性口袋loop区构象、loop区二级结构、活性口袋体积以及底物通道等随模拟时间的变化规律,揭示了抑制剂分子与靶标酶的作用规律和机制。其次,运用相似性搜索和类药性初筛方法建立了小分子数据库,以靶标蛋白为受体,采用虚拟筛选、一致性对接和一致性打分,筛选了具有高效抑制作用的化合物,系统分析了它们与靶标蛋白的结合模式及相关规律,对筛选的部分候选化合物及中间体进行了全合成和绿色合成研究。此外,基于FabI、FabH、FabB、FabG、FabF等系列靶标(靶标实验室)和选定的一些核心分子骨架,开展了基于多靶标的新型抑制剂分子设计筛选方法学研究。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Highly Atom-Economic, Catalyst-Free, and Solvent-Free Synthesis of Phthalazinones
高度原子经济、无催化剂、无溶剂的酞嗪酮合成
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.8b05657
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    ACS Sustainable Chem. Eng.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bowei Lu;Zhiqiang Xie;Junrui Lu;Jinbiao Liu;Siqian Cui;Yao Ma;Xinlong Hu;Yue Liu;Kaikai Zhong
  • 通讯作者:
    Kaikai Zhong
分子动力学模拟三氯生对烯脂酰-ACP还原酶作用机制研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    天津理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨旭云;卢俊瑞;刘金彪;李培春;刘悦
  • 通讯作者:
    刘悦
烷基苯氯磺酸磺化反应动力学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    天津理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨树勋;卢博为;卢俊瑞;刘金彪;穆江蓓
  • 通讯作者:
    穆江蓓
吡唑并[2,3-c]吡喃酮衍生物的一锅法熔融合成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔思乾;卢俊瑞;谢志强;卢博为;刘金彪;刘梅;马瑶;胡新龙;李贾东
  • 通讯作者:
    李贾东
Docking and molecular dynamics studies on triclosan derivatives binding to FabI
三氯生衍生物与FabI结合的对接和分子动力学研究
  • DOI:
    10.1007/s00894-016-3192-9
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    Journal of Molecular Modeling
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Yang Xuyun;Lu Junrui;Ying Ming;Mu Jiangbei;Li Peichun;Liu Yue
  • 通讯作者:
    Liu Yue

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其他文献

1-(2-羟基苄基)-2-苯基肼类衍生物的合成、表征及抑菌活性研究
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  • 通讯作者:
    ZHAO Qian,LU Jun-rui,XIN Chun-wei,BAO Xiu-rong,SU
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    朱姗姗;卢俊瑞;辛春伟;卢博为;鲍秀荣;邹敏;刘倩
  • 通讯作者:
    刘倩
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    天津理工大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    赵旭;卢俊瑞;辛春伟;卢博为;鲍秀荣;刘雅;ZHAO Xu1,LU Jun-rui1,XIN Chun-wei1,LU Bo-wei2,BAO;2.Department of Chemistry,Nankai University,Tianji
  • 通讯作者:
    2.Department of Chemistry,Nankai University,Tianji

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介尺度多核抗微生物剂的构建及相关理论研究
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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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