化学修饰策略构建高稳定性抗菌肽polybia-CP衍生物及其抗真菌活性研究

Systemic fungal infections have drastically increased over the past three decades. There is a growing need to develop new fungal therapies because of the limited number of available antifungals and the fact that many lack potency or are toxic to the host cells. It is now widely accepted that antimicrobial peptides (AMPs) could be ideal antifungal candidates. However, there are few natural AMPs used clinically because of the susceptibility to protease and low bioavailability. Chemical modification is an important measure to improve the stability and potency in vivo. Considering the relationship of bioactivity, the conformation and physicochemical property of AMPs, the derivatives of Lys based on keeping the side chain with considerable PKa. Then all the derivatives were used to modify the side chain of polybia-CP based on their corresponding polarity. A series of derivatives of polybia-CP were synthesized with Fmoc protected solid phase synthesis technology and their in vitro and in vivo antifungal activity against both the wild type fungi and in clinically isolated fungi will be determined. Combining their conformation study, the structure-activity studies were performed to further clarify the mechanism of polybia-CP. The results will be used to evaluate the clinical application potential of restricted chemical modified AMPs. Another aim of this study was to develop some generalized motif which could be used in the chemical modification of AMPs. So with the increasing demand of developing new antifungals, there is no doubt that the present study could offer a new strategy of some excellent alternatives to conventional antifungal agents.

抗菌肽是当前最具发展潜力和挑战性的天然活性多肽之一，然而其代谢稳定性差，生物利用度低等限制了临床应用。用非天然氨基酸对抗菌肽进行修饰是提高稳定性的重要手段，对发展具有临床应用潜力的抗真菌药物具有重要意义。本项目将基于抗菌肽生物活性、空间结构及理化性质的关系，分别构建与Lys残基侧链解离常数相当的侧链含氨基、肼基、胍基的非天然α-氨基酸用于肽链中阳离子氨基酸残基侧链修饰。然后通过组合化学方法对抗菌肽进行化学修饰，并通过空间结构测定和生物活性检测为基础的构效关系研究，系统阐述抗菌肽结构和功能之间的关系。进一步，以筛选出的具有限定性构象的高稳定性抗菌肽修饰物为药理学工具，深入研究抗菌肽的生物活性、药理学功能及作用机制。本项目的开展有望构建能普遍用于抗菌肽化学修饰的化学模块，为新型抗真菌药物的研发提供理想的先导化合物。

目前人类利用抗生素治疗微生物感染引起的疾病已超过65年了。然而，以抗生素为基础的治疗策略的缺点是易诱发多药耐药菌株的出现、扩散及药物的不良反应。数学模型和临床经验显示，降低病原微生物的耐药要比首先过量使用抗生素引起耐药需要更长的时间，因此，当前发展具有新的作用机制的新型抗感染药物具有一定的紧迫感和重要的现实意义。.抗菌肽是生物体免疫防御的重要组成部分，有具抗菌、抗真菌、抗病毒等活性，具有分子量小、来源广泛、热稳定性好、水溶性好、免疫原性低、不易引起耐药性等优点。然而，其口服利用率低、半衰期短等，使其临床应用受到诸多限制。化学修饰是提高稳定性的重要手段，目前已有多种化学修饰策略用于抗菌肽修饰。鉴于抗菌肽结构、序列的多样性，加之化学修饰很大程度改变了抗菌肽理化性质和空间结构，从而对抗菌肽的生物活性、毒性的影响往往具有不可控性，因此以上修饰策略随机性强，针对性强，难以普遍应用。因此，发展普遍适用于抗菌肽修饰的化学修饰策略，使之保持持续、有效的生物活性仍是多肽化学修饰研究的主要方向。. 本研究以抗菌肽polybia-CP为模板，通过限制性结构单元修饰策略，在polybia-CP中引入了多种限制性结构修饰单元，用固相多肽合成方法抗菌肽polybia-CP及系列衍生物，并对抗菌肽衍生物的抗菌/抗真菌活性、溶血活性/细胞毒性、酶解稳定性、空间结构/构象等进行了检测，及可能的作用机制进行了探索；然后结合研究结果和已有的研究基础探讨了抗菌肽的构效关系，结果显示限制性结构修饰对抗菌肽二级结构影响很小，可以保留甚至提高抗菌肽的生物活性，同时大大提高其酶解稳定性。这种限制性结构修饰策略用于抗菌肽polybia-MPI，protonectin 和Jelleine-1的修饰，同样也可在不破坏生物活性的同时提高它们的酶解稳定性。此外，本项目还发展了能够用于抗菌肽修饰的限制性结构单元的合成的部分新策略。