Amicoumacin衍生物的设计、合成及抗MRSA活性研究

There has been no listing of antibiotics with new structural types or new targets in the past 20 years, as Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) presents a high detection rate in clinical. Therefore, it is inevitable for the development of the new and high-quality anti-MRSA antibiotics. Amicoumacin antibiotics with the special structure and new targets were different from the existed anti-MRSA drugs. In vitro antibacterial activity tests showed that it is a strong anti-MRSA activity antibiotic. In our present program plan, based on the previous total synthesis and the crystal structures of Amicoumacin-ribosome, using the method of computer-aided drug design, a series of Amicoumacin derivatives by using Hetiamacin as the mother nucleus will be designed, synthesized and evaluated. The structure-activity relationship will be clarified by evaluation of anti-MRSA activity in vitro and in vivo. Finally, two or three lead compounds with high activity, good solubility and low toxicity were found, which laid the foundation for the development of new anti-MRSA drugs with independent intellectual property rights.

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)在临床上呈现出高检出率，近二十年来未有新结构骨架或新作用靶点的抗生素上市，因此，开发高效优质抗MRSA新抗生素势在必行。Amicoumacin类抗生素与已有抗MRSA药物结构迥异，具有新的作用靶点，体外抗菌活性结果表明该抗生素具有强抗MRSA活性。本项目拟在Amicoumacin-核糖体复合物晶体结构及前期全合成的工作基础上，以和田霉素为母核，通过计算机辅助药物设计的方法，设计并合成系列具有结构多样性的Amicoumacin衍生物，开展体内外抗MRSA活性评价，并通过构效关系分析，阐明与抗MRSA活性相关的结构特征。最终，发现2-3个活性高、水溶解性好、毒性低的先导化合物，为开发具有独立知识产权的新型抗MRSA药物奠定基础。

基于晶体结构，运用计算机辅助药物设计方法完成设计8种类型Amicoumacin类衍生物，并合成106个新化合物；采用微量肉汤稀释法对目标化合物进行体外抗MRSA活性的测试，另外还对部分化合物进行抗阴性菌活性测试并明确Amicoumacin衍生物的构效关系。其中，D2-1，E2-2，E2-5，E2-6四个化合物具有较好的抗MRSA活性，其中E2-2的MIC值为0.5mg/ml，与此同时也具有非常好的抗阴性菌活性。另外在进行动物实验过程中，发现E2-2并无Amicoumacin A类似的神经毒性。抗菌活性结果表明，侧链的邻羟基及其手性对抗菌活性具有较大影响，全为S构型时抗菌活性最强，缩短侧链的长度化合物的活性降低或者无抗菌活性，8`，9`，10`位形成六氢嘧啶环时抗菌活性增强，而为刚性结构苯环衍生物时抗菌活性降低或无抗菌活性。另外，二氢异香豆素侧链的异丁基为仲丁基时抗菌活性增强，为苯环等刚性结构或饱和环时抗菌活性降低，为脂肪链时，链短或过长都会使抗菌活性降低。二氢异香豆素的苯环上取代对抗菌活性影响较大，6，8位为甲氧基时抗菌活性降低，而为羟基时抗菌活性显著增强。基于可视化质谱网络挖掘发现枯草芽孢杆菌PJS次级代谢产物Hetiamacin E和F。抗菌活性测定及抗菌机制研究结果表明Hetiamacin E具有一定的抗菌活性，抗菌机制为抑制蛋白的合成；完成Hetiamacin A-F的全合成，解决其发酵产率低的难题，为下一步开展动物体内活性及毒性评价奠定基础。以上研究成果发表SCI论文3篇，培养博士研究生3名，E2类衍生物具有不同于目前所有抗MRSA药物的化学结构和抗菌靶点，强抗MRSA及阴性菌活性，低毒性等特点，值得进一步研究。