具有抗植物病毒活性的嘌呤取代查尔酮类衍生物的设计合成及作用机制的初步探究

发布时间：2020-08-13 20:04

【摘要】：查尔酮是一类天然的黄酮类化合物,因其具有广泛的生物活性在医药和农药中得以广泛的应用,目前已成为一个天然源先导结构衍生化的热点之一。近年来,农药学家们发现查尔酮类化合物具有较好的抗病毒活性,但防治效果还不够理想。为了寻找高效、低毒、对环境有好的抗植物病毒剂,本文以查尔酮天然化合物为先导,通过活性亚结构拼接原理,引入具有抗病毒活性的嘌呤及苯磺酰胺活性基团,设计合成了一系列新型含嘌呤和苯磺酰胺基团的查尔酮类衍生物;并且以心叶烟和苋色藜为模式植株,测试了目标化合物的抗烟草花叶病毒、黄瓜花叶病毒和马铃薯Y病毒的抑制活性;通过分子对接观察了目标化合物与烟草花叶病毒外壳蛋白的相互作用模型;对高活性化合物与烟草花叶病毒的作用机制进行了初步的探究。本论文的工作总结如下:1、在本课题组前期对查尔酮和嘌呤化合物的研究基础上,以查尔酮为先导,引入具有抗病毒活性的嘌呤及苯磺酰胺活性基团,设计合成了33个新型含嘌呤和苯磺酰胺基团的查尔酮类化合物,并利用~1H NMR、~(13)C NMR和HRMS对其结构进行了表征。2、采用半叶枯斑法,测试了目标化合物的抗烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)和马铃薯Y病毒(Potato Y virus,PVY)抑制活性,生物活性测试表明:大多数化合物对TMV和CMV表现出较好的抑制活性,其中化合物d1、d9对TMV在治疗、保护和钝化三方面均表现出较好的抑制活性,其抑制率分别为54.8,55.7和64.1,57.0及88.5,88.6%。与对照药剂宁南霉素相当(50.2,60.8,90.6%),而化合物d1、d2和d9对TMV的抑制活性(治疗?保护和钝化)均优于病毒唑(抑制率分别为40.6,51.0,70.4%),其中化合物d9表现出较高的钝化活性,其EC_(50)值为51.65μg/mL,与宁南霉素相当(48.98μg/mL);化合物d1、d2、d4、d9、d21和d31对CMV表现出较好的治疗活性,其EC_(50)值分别为386.22、662.11、655.00、347.34、351.01、320.38μg/mL,均高于对照药剂宁南霉素(699.62μg/mL)和病毒唑(1240.16μg/mL);化合物d1、d2、d9、d22、d23、d29和d31表现出较好的保护活性,其EC_(50)值分别为381.30、499.10、353.34、388.44、292.16、450.87和438.19μg/mL,均高于对照药剂宁南霉素(468.19μg/mL)和病毒唑(501.99μg/mL)。3、采用分子对接手段,观察了目标化合物d5、d9、d17和对照药剂病毒唑与TMV外壳蛋白(TMV-CP)结合状况,对接结果表明:对照药剂病毒唑与TMV-CP活性位点的ASP266、ASP219和GLU222氨基酸残基形成了3个重要的氢键,键长分别为2.77?、1.98?和2.19?;化合物d9与TMV-CP活性位点的SER138、GLY137、ASN72和ARG134氨基酸残基形成了4个重要的氢键,键长分别为3.00?、2.67?、2.68?和2.47?;化合物d5和d17与TMV-CP不存在氢键作用,仅仅只有非氢键作用。分子对接结果表明化合物d9与TMV-CP存在强的氢键作用。4、为了进一步验证分子对接的结果,我们通过荧光光谱法(FT)和微量热泳动(MST)法测试了化合物d9与TMV-CP的结合力。其结合常数K_a=1.58×10~5L/mol,解离常数K_d=12.16μM,结果表明化合物d9与TMV-CP存在较强的结合力。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ450.1
【图文】：

病毒唑,化合物,氢键作用,键长

alkyl bond, pi-cation and pi-anion bond are showed by dotted lines in green, red, purple, and orange-yellow, respectively.)从图5-1中可知，病毒唑在TMV-CP活性位点与氨基酸残基ASP266、ASP219、和 GLU222 形成了 3 个传统氢键作用，其键长分别为 2.77 、2.19 和 1.98 ；化合物 d9 表现出较好的钝化活性，它与 TMV-CP 的氨基酸残基 SER138、GLY137、ASN72 和 ARG134 形成了 4 个传统氢键作用，其键长分别为 3.00 、2.47 、2.73 和 2.68 ；而化合物 d5 和 d17 表现出中等和差的钝化活性，它们与 TMV-CP 之间仅仅存在非氢键作用。由对接结果可以看出，化合物 d9 与 TMV-CP 之间存在强的氢键作用。

电泳图,脱盐,电泳,荧光光谱法

图 5-2 TMV-CP 脱盐图(A)和 TMV-CP 电泳结果图(B)Fig 5-2 The results of Desalination (A) and Electrophresis (B) of TMV-CP图 5-2 中可知，脱盐纯化的蛋白出峰单一，且出峰较高，说明蛋白图)；分子量在 15 kDa-25 kDa 之间，而 TMV-CP 分子量在 17.5 k目标蛋白(B 图)。荧光光谱法分析化合物 d9 与 TMV CP 的相互作用光光谱法(Fluorescence spectroscopy, FT)指的是通过测定蛋白质分，或者向蛋白质分子特殊部位引入荧光探针然后测定其荧光，来研的构象变化，或者是研究色氨酸和酪氨酸残基的微环境，或者是蛋它是研究溶液中蛋白质分子构象的一种有效方法。荧光光谱法具有择性强、用样量少、方法简单等优点。该方法在蛋白质分子构象研

荧光光谱图,荧光光谱图,化合物,猝灭剂

A: d9 to TMV-CP; B: d5 to TMV-CP; C: d17 to TMV-CP; D: Ribavirin to TMV-CP图 5-3 化合物对 TMV-CP 的荧光光谱图Fig 5-3 Fluorescene spectrum of TMV-CP with compounds从图 5-3 中可知，在 330 nm 处荧光吸收值最大，为 TMV-CP 荧光特征峰，随化合物浓度的增加，荧光强度逐渐降低。荧光猝灭分为动态猝灭和静态猝灭两种形式，但二者都遵循 Stem-Volme 方程：Fo/F=1+Ksv[Q] =1+Kqτ0[Q]式中 F 表示有猝灭剂时蛋白的荧光强度，F0为无猝灭剂时蛋白的荧光强度，Ksv为 Stern-Volmer 猝灭常数，Kq为猝灭剂对生物大分子的最大扩散碰撞速率常数，τ0 =10－8s，[Q]为猝灭剂的浓度。当猝灭剂对生物大分子的最大扩散碰撞速率大于 2.0×1010时，所产生的猝灭

【参考文献】