基于kealiinine类海洋生物碱的新型抗病毒剂的设计合成、构效关系及作用机制研究

We have found that 2-amino imidazole marine alkaloids polycarpines and naamines possess excellent antiviral activity. Based on the above findings, the design, synthesis, anti-plant virus activity, SARs and mode of action studies on kealiinine marine alkaloids will be carried out in this project. The novel and practical synthetic routes for the large-scale synthesis of kealiinines will be explored. At the same time, we will present structure optimization and synthesize different types of kealiinine derivatives for bioactivity evaluation. All of the synthesized compounds will be tested on their anti-plant virus activity and studied for their SARs to find good pharmacophore for further structure optimization. Then, their heat and light stability and water solubility will be studied. Moreover, the active compounds will be tested for their acute oral toxicity and field plot activity. Then, further structure optimization will be carried out based on stability, toxicity, indoor toxicity and field efficacy of these compounds to find highly efficient candidates. And then the antiviral mode of the highly efficient candidates will been explored to enlarge the scope of prevention. At last, the creation of a new and easy synthesis antiviral agent with high efficiency and independent intellectual property rights is expected.

本项目在前期发现polycarpines和naamines两类2-氨基咪唑类海洋生物碱具有很好的抗植物病毒活性基础上，系统开展kealiinine类海洋生物碱及其衍生物的设计合成、抗植物病毒活性、构效关系及作用机制研究。设计简短实用的合成路线来大量制备系列kealiinine类生物碱；对kealiinine类生物碱进行结构修饰与改造；研究目标化合物的抗植物病毒活性和构效关系，寻找药效团，进一步指导新型活性分子设计；进行活性分子的稳定性和溶解性研究；对优选的化合物进行急性经口毒性试验及田间小区试验；结合分子稳定性、分子毒性、室内药效和田间防效进一步改进分子结构，发现高效候选品种；探究高效候选品种抑制植物病毒的作用机理，扩大防治对象。最终期望创制出具有我国自主知识产权的、易于合成、有开发价值的高活性抗植物病毒药剂。

植物病毒病危害严重，实用化抗病毒剂少，所报道的药剂田间防效大多在60%以下，开发新型高效的抗植物病毒剂迫在眉睫。本项目系统开展kealiinine类海洋生物碱及其衍生物的设计合成、抗植物病毒活性、构效关系及作用机制研究。围绕领域当前新型高效抗病毒剂少，新靶标匮乏的关键科学问题展开研究。具体开展工作如下：.1）发展kealiinine类生物碱高效合成路线，以咪唑为原料经8步实现生物碱kealiinines A-C的简易合成；对合成的kealiinine类生物碱进行广泛修饰和优化，构建kealiinine类生物碱结构多样性小分子库。.2）对合成的kealiinine类生物碱及其衍生物进行系统的抗烟草花叶病毒活性研究，筛选出35个抗病毒活性优于病毒唑的化合物，其中化合物I-12m，I-13w，I-13x和II-6c抗病毒活性明显优于目前防效最好的抗病毒剂宁南霉素。.3）首次发现kealiinine类生物碱及其衍生物具有广谱的杀菌活性，部分化合物在50 µg/mL浓度下对苹果轮纹、小麦纹枯病、油菜菌核、水稻稻瘟抑制率在90%以上，与商品化品种百菌清和多菌灵相当。.4）通过制备季铵盐提高稳定性和水溶解性，优选化合物室温放置1年后没有任何变化；季铵盐II-6c具备很好的水溶解性；植物毒性试验显示，所有化合物在500 µg/mL浓度下对待测植物安全。.5）TMV颗粒组装实验和20S CP组装实验发现，优选化合物II-6c可以促使蛋白单体聚合，从而抑制20S CP的形成，进一步抑制病毒颗粒组装；分子对接显示，化合物II-6b和II-6c可与GLY137和LYS268形成氢键；初步推测该类化合物的作用靶标为烟草花叶病毒的壳蛋白。. 通过上述工作的开展，目前发现高效候选品种4个；发表SCI论文22篇，其中一区论文15篇；申请中国发明专利9项，授权3项；培养研究生7名。