以吡咯并喹唑啉为母核的新型结核分枝杆菌二氢叶酸还原酶选择性抑制剂的设计、合成与评价

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81773582
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3401.合成药物化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Dihydrofolate reductase (mt-DHFR) of Mycobacterium tuberculosis (M.tb) is an important enzyme in the folate metabolize pathway. By blocking this target, it will lead M.tb to the thymineless death. Currently p-aminosalicylic acid (PAS) is the only one in the first and second line anti-tuberculosis drugs, and it functions as the prodrug of mt-DHFR inhibitor. However, as PAS causes serious gastrointestinal diseases, and the PAS resistant M.tb strains have been developed, it is urgent to develop novel mt-DHFR selective inhibitors. In our previous publications, we reported a chemical compound with the core of 1,3-diamino-7H-pyrrolo[3,2-f]quinazoline as the mt-DHFR inhibitor. The M,tb inhibition ability of this hit compound is in the same level of PAS, and it contains a novel chemical structure, which will significantly expand the chemical space of mt-DHFR inhibitors. More recently, we have designed and synthesized a series of compounds, which are analogs of the previous hit compound, and they show strong anti M.tb effects with a reasonable selectivity against human DHFR in vitro. In the current project, based on our previous work, the lead optimization will be performed to improve the activity and selectivity of the hit compounds both in vitro and in vivo, and the pharmaceutical properties will be optimized at the mean time to make them more drug like, by using computer aided drug design and chemical synthesis. Through the study, we are aiming to obtain 2-3 drug-like leading compounds, and the biological mechanism of these compounds will be studied by analyzing the ligand-protein interactions. We believe that the successful development of the current project will build a solid foundation for the discovery of novel anti-TB drugs.
二氢叶酸还原酶(mt-DHFR)是结核分枝杆菌(M.tb)叶酸代谢途径中重要节点,阻断该靶点,将导致M.tb无胸腺嘧啶死亡。目前临床主要抗结核药物仅有对氨基水杨酸(PAS)为mt-DHFR抑制剂前药,但易引起严重的胃肠道疾病,且其耐药结核菌株已出现,因此亟需研发新型mt-DHFR选择性抑制剂。我们前期报道了以1,3-二氨基-7H-吡咯并[3,2-f]喹唑啉为母核的mt-DHFR抑制剂,其体外活性与PAS相当,且具有全新结构骨架,此发现将极大拓展该靶点抑制剂的化学空间。近期,我们合成了一系列该类抑制剂,显著提高了其体外活性并兼具较好的选择性。本项目将在前期基础上,拟采用多种药物设计技术对该类分子进行结构优化,旨在提高其选择性、体内外活性和成药性,以期发现2-3个先导结构,此外通过深入研究先导结构与靶点的相互作用,解析其分子作用机理。本项目的顺利开展,将为发现新型抗结核药物奠定坚实的基础。

结项摘要

结核分枝杆菌和革兰氏阴性菌的治疗急需新型药物的研发。本课题组以前期发现一类吡咯喹唑啉类化合物为基础,通过计算机辅助药物设计得到了一系列结构衍生物,发现部分化合物对H37Ra的活性高于利福平、对结核分枝杆菌标准株活性与异烟肼和利福平相当、并对多药耐药菌株(MDR-TB)以及巨噬细胞感染模型的活性与利福平相当。进一步发现部分化合物具有广谱抗菌活性,特别对于革兰氏阴性菌(G-)(包括大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌)和革兰氏阳性菌(G+菌)(包括金黄色葡萄球菌、粪肠球菌)具有很强的活性。联合抗菌实验结果发现此类化合物与磺胺甲噁唑存在显著协同作用。2个化合物在大肠埃希菌ATCC 25922感染的小鼠模型中表现出良好的保护作用。在化合物活性机制研究中,通过酶抑制实验、分子互作实验,细胞水平代谢产物回补实验、靶蛋白过表达实验,确定了二氢叶酸还原酶为该类化合物的主要作用靶标,并且发现胸腺嘧啶合酶是该类的次要作用靶标,从而确认了该类化合物具有叶酸通路双靶点抑制作用,解释了其与磺胺甲噁唑超强的联用效果来源于叶酸通路三靶点阻断的机理。后续优选化合物与二氢叶酸还原酶共结晶实验首次阐明了该类化合物与其主要靶标的结合模式,为后续研究奠定了基础。综上所述,本项目首次在抗菌药物研发领域,揭示并深入研究了吡咯喹唑啉类化合物的叶酸通路双靶点抗菌分子机制,为新型细菌叶酸拮抗剂的研发提供了优秀的先导化合物。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Synthesis of 2,4-Diaminopyrimidine Core-Based Derivatives and Biological Evaluation of Their Anti-Tubercular Activities
2,4-二氨基嘧啶核心衍生物的合成及其抗结核活性的生物学评价
  • DOI:
    10.3390/molecules22101592
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Molecules
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Ouyang Yifan;Yang Hao;Zhang Peng;Wang Yu;Kaur Sargit;Zhu Xuanli;Wang Zhe;Sun Yutong;Hong Wei;Ngeow Yun Fong;Wang Hao
  • 通讯作者:
    Wang Hao
Crystal structure of methyl 2-((1-(2-(methoxycarbonyl)benzyl)-1H-1,2,3-triazol-4-yl)methoxy)-1-naphthoate, C24H21N3O5
2-((1-(2-(甲氧基羰基)苄基)-1H-1,2,3-三唑-4-基)甲氧基)-1-萘甲酸甲酯的晶体结构,C24H21N3O5
  • DOI:
    10.1515/ncrs-2018-0040
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Zeitschrift für Kristallographie - New Crystal Structures
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yutong Sun;Wei Hong;Hao Wang
  • 通讯作者:
    Hao Wang
Crystal structure of methyl 2-((4-((2-nitrophenoxy)methyl)-1H-1,2,3-triazol-1-yl)methyl) benzoate, C18H16N4O5
2-((4-((2-硝基苯氧基)甲基)-1H-1,2,3-三唑-1-基)甲基)苯甲酸甲酯的晶体结构,C18H16N4O5
  • DOI:
    10.1515/ncrs-2018-0041
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Zeitschrift für Kristallographie - New Crystal Structures
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Zhe;Hong Wei;Wang Hao
  • 通讯作者:
    Wang Hao
The Development of Tetrazole Derivatives as Protein Arginine Methyltransferase I (PRMT I) Inhibitors
四唑衍生物作为蛋白精氨酸甲基转移酶 I (PRMT I) 抑制剂的开发
  • DOI:
    10.3390/ijms20153840
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Sun Yutong;Wang Zhe;Yang Hao;Zhu Xuanli;Wu Han;Ma Lu;Xu Fang;Hong Wei;Wang Hao
  • 通讯作者:
    Wang Hao
The development of a novel transforming growth factor-beta (TGF-beta) inhibitor that disrupts ligand-receptor interactions
开发一种新型转化生长因子-β (TGF-β) 抑制剂,可破坏配体-受体相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.ejmech.2020.112042
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    European Journal of Medicinal Chemistry
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wu Han;Sun Yu;Wong Wee Lin;Cui Jiajia;Li Jingyang;You Xuefu;Yap Lee Fah;Huang Yu;Hong Wei;Yang Xinyi;Paterson Ian C.;Wang Hao
  • 通讯作者:
    Wang Hao

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其他文献

調節性分泌の分子機序と内分泌代謝性疾患の発症・病態への関与
调节分泌的分子机制及其参与内分泌代谢疾病的发病和病理学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    泉哲郎;水野広一;王昊;石崎玲
  • 通讯作者:
    石崎玲
電波環境データベース連携による市街地環境の高さ方向信号電力分布推定
链接电波环境数据库估计城市环境高度方向信号功率分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    市川浩次;王昊;藤井威生
  • 通讯作者:
    藤井威生
重み付け協調センシングおよび電波環境データベースを用いたプライマリユーザの状態遷移検出法の一検討法
一种利用加权协作感知和无线电波环境数据库检测主用户状态转换的方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王昊; 藤井威生
  • 通讯作者:
    藤井威生
基于被动射流的后视镜减阻研究
  • DOI:
    10.1007/s10533-017-0366-1
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    江苏理工学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张亚;王昊;张丹;童一;郑焱
  • 通讯作者:
    郑焱
煤矿综放工作面高压雾化降尘对粉尘颗粒微观参数影响规律分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周刚;聂文;程卫民;王昊
  • 通讯作者:
    王昊

其他文献

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王昊的其他基金

双靶点抑制蛋白-蛋白互作的TGF-β抑制剂设计、合成及抗特发性肺纤维化研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:

相似国自然基金

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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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