基于蔬菜病毒病害调控的含有喹唑啉或吲哚杂环取代二硫缩醛类新农药创制与分子靶标研究

Vegetable virus disease, such as Tomato chlorosis virus (ToCV)、CMV (Cucumbers mosaic virus)、Tobacco mosaic virus (TMV) in pepper and tomato production are extremely difficult to prevention and control which is a worldwide major problem with a virus variety, wide range of distribution, the characteristics of the damage crops, loss of weight. Based on these importance of prevention and control and difficult challenges, this project will focus on the key scientific issues related to how to discover and design the efficient green pesticide to control vegetable viruses, and will explore the important proteins. Our group carried out intensive research on discovering novel antiviral lead structure and agent for vegetable plant. Used natural dithioacetal analogues as templates, four kinds of dithioacetal derivatives containing quinazoline and indole moiety will been designed and synthesized with purine bioactive groups introduced into targeted molecules. The target compounds are screened their bioactivities and the EC50 values of antiviral activities against ToCV、CMV、TMV of active compound will be measured, Combined with computer aided drug molecular design method, CoMFA (or CoMSIA) model will be establishing and the model is provided a practical tool for the modification and optimization of dithioacetal derivatives containing purine moiety to further improve the antiviral activity. With the combination of light activated coupling technology and proteomics analysis research strategies for highly bioactive compound, to discovery target protein in viruses of highly active molecules. And the target protein function will also be verified. The binding interactions between active small molecules and viruses key protein will be investigated using fluorescence spectroscopy, isothermal titration calorimetry (ITC) and microscale thermophoresis (MST) analysis. The results will be founded the molecular targets for antiviral agent against vegetable virus.

蔬菜病毒病害，例如辣椒和番茄上发生比较普遍和严重的番茄褪绿病(ToCV)、黄瓜花叶病(CMV)、普通烟草花叶病(TMV)其防控是一个世界性重大难题，具有病毒种类多、分布范围广、危害作物多、危害损失重的特点。基于防控的重要性与困难的挑战性，围绕构建绿色农药高效先导分子设计与发现新的分子靶标等关键科学问题，以二硫缩醛为模板，设计合成四类喹唑啉和吲哚杂环取代二硫缩醛衍生物，筛选抗蔬菜病毒病生物活性。并对活性的化合物测定其EC50，结合计算机辅助药物分子设计手段，建立CoMFA（或CoMSIA）模型，指导目标化合物的进一步修饰与改造，以期获得更高活性的抗ToCV、CMV、TMV病毒活性的化合物。对高活性化合物采用光胶联技术与蛋白组学相结合的研究策略，寻找靶标蛋白,并进行其功能验证。通过荧光滴定、ITC、MST等方法进行活性小分子与病毒关键蛋白的相互作用的研究，确定结合强度，寻找分子靶标。

蔬菜病毒病害，例如辣椒和番茄上发生比较普遍和严重的番茄褪绿病毒病害(ToCV)、番茄斑萎病毒病害(TSWV)、马玲薯Y病毒病害 (PVY)、黄瓜花叶病毒病害 (CMV)、普通烟草花叶病毒病害(TMV)其防控是一个世界性重大难题，具有病毒种类多、分布范围广、 危害作物多、危害损失重的特点。基于防控的重要性与困难的挑战性，围绕构建绿色农药高效先导分子设计与发现新的分子靶标等关键科学问题，本课题以二硫缩醛为模板，设计合成五类喹唑啉和吲哚杂环取代二硫缩醛衍生物及含环状二硫缩醛结构的新型吡啶并[1,2-α]嘧啶介离子化合物，釆用半叶枯斑法， 测试目标化合物抗TMV、CMV、PVY、TSWV、ToCV病毒的活性。并进行了抗PVY、TSWV、ToCV植物病毒EC50的测定，结合计算机辅助药物分子设计手段，建立CoMFA （或CoMSIA）模型，指导目标化合物的进一步修饰与改造，以期获得更高活性的抗TMV、 CMV、ToCV 、PVY、TSWV病毒活性的化合物。通过MST等方法进行了喹唑啉酮的二硫缩醛类活性小分子与ToCV病毒关键蛋白的相互作用的研究，其中化合物A8和A16与ToCV CP的结合力均达到了微摩尔水平，分别为0.19 和 0.81 μM，通过酶链式聚合反应测试了本氏烟中ToCV CP基因的相对表达水平，结果表明：化合物A8和 A16分别降低ToCV CP基因的相对表达水平达到93.4%和 83.47%，明显优于对照药剂宁南霉素（68.14%）。筛选出D21具有比病毒唑、宁南霉素更高的抗PVY病毒保护活性。D21优异的抗病毒保护活性归因于诱导植物抗病，这与D21处理的烟草中叶绿素含量和防御酶活性的提高有关。采用蛋白质谱技术寻找高活性化合物D21抗病的差异蛋白，利用生物信息学手段对差异表达蛋白质进行注释、分类和功能分析，阐明了D21调节MDH信号通路的应激反应和相关蛋白的作用机制。. 共合成出 155 个以上新化合物, 发现了2个原创先导化合物，5个高活性化合物；发表 SCI收录论文 12 篇；培养硕士研究生 6 名，博士研究生2名；授权国家发明专利3 项；获国家科技进步奖二等奖1次。