两种植物中抗烟草花叶病毒先导化合物的结构优化、构效关系及作用机制研究

It is a very active research field to find the lead compounds with anti viral activity from natural products in the world, which complex structure and special mechanism can provide templates and ideas for the design and synthesis of new antiviral drugs. Earlier research have found seco-pregnane steroidal glycosides and limonoids were isolated from Cynanchum paniculatum (Asclepiadaceae family) and Munronia henryi (Meliaceae family), respectively, these compounds have significant activity against tobacco mosaic virus (TMV). It was found that limonoid could induce systemic acquired resistance in plants for the first time. However, the synthesis of heat shock protein 70 (Hsp70) can be inhibited by compounds remains elusive, this is also an interesting scientific problem deserving exploration. In the course of our ongoing project, we will continue to isolate and identify a series of compounds from two species plants, and to carry out structure modification to obtain diverse compounds. All the structures will be evaluated for their inhibition activity against TMV, and we will explore the structure-activity relationship, targeting protein and machanism of anti-TMV for compounds and derivatives, in order to find the leads and clarify their effecting mechanism. This project will lay a solid foundation for TMV inhibitors with independent intellectual property rights.

从天然产物中寻找具有抗植物病毒活性先导化合物是目前国内外非常活跃的研究领域，其复杂多变的结构和特殊的作用机制可为设计合成新型抗植物病毒剂提供模板和思路。我们前期研究萝藦科（Asclepiadaceae）徐长卿（Cynanchum paniculatum）和楝科（Meliaceae）复叶地黄连（Munronia henryi）分别发现一系列C21甾体和四降三萜，具有显著的抗烟草花叶病毒（TMV）活性，并证实四降三萜能诱导植物系统获得抗性。另外，具有抗TMV活性的化合物能否抑制植物细胞质70kDa热激蛋白（Hsp70）的合成，也是一个非常值得探索的科学问题。本申请拟对两种植物进行系统的化学成分研究，对化合物及其衍生物进行TMV活性筛选，分析同类化合物抗TMV的构效关系，并在此基础上，以活性显著的化合物作为小分子探针，探讨其作用机制和作用靶蛋白，为研究具有自主知识产权的TMV抑制剂提供基础。

已按照上述研究计划，完成各项内容。具体执行情况如下：.1. 系统研究萝藦科鹅绒藤属植物徐长卿的C21甾体化学成分，分离鉴定seco-pregnane类型C21甾体化合物50个，主要有5种类型的苷元结构，且利用分离得到的C21甾体苷元glaucogenin C和glaucogenin-A合成得到衍生物38个。.2. 系统研究楝科地黄连属植物复叶地黄连的四降三萜化学成分，分离鉴定四降三萜41个，新四降三萜11个，主要涉及五种结构类型。.3.对分离得到的各类seco-pregnane类型C21甾体化合物、四降三萜类化合物及用C21甾体苷元进行结构修饰得到的衍生物，应用现代波谱技术红外（IR）、紫外（UV）、质谱（MS）、核磁共振（NMR）等数据及X射线衍射仪进行化合物的结构解析，确定化合物的结构及立体构型。.4.对以上各类化合物进行活性筛选及模型的构建。应用活性跟踪法初筛模型半叶枯斑法对化合物进行筛选，通过化合物结构特征及活性实验数据分析，进行抗TMV与化合物结构之间的构效关系分析。.5.优选出高活性化合物开展抗TMV作用机制研究，部分四降三萜类化合物还表现出相对较好的保护活性，RT-PCR和Western-bolt实验进一步证明具有良好的抗TMV活性，其抗TMV活性与减少TMV-CP的表达和TMV-CP基因的复制，及提高植物相关防御酶活性，增加内源水杨酸含量，诱导病程相关基因表达上调，说明四降三萜能诱导植物系统获得抗性，是潜在的植物系统获得抗性诱导剂。在确证各类化合物对Hsp70总蛋白的影响差异不大，但seco-pregnane类型C21甾体化合物的处理使得Hsp70-1和Hsp70-061的表达降低，经四降三萜类化合物处理后使得Hsp70-1和Hsp70-261的表达降低，说明这两类化合物抑制TMV与下调Hsp70基因的表达相关。