基于Ca2+-Mg2+-ATPase靶标的农药小分子探针构建及调控机理研究

Ca2+-Mg2+-ATPase是农药作用的一个重要靶标。前期从植物中分离到一类具有C6－C5－C6骨架新化合物，对同翅目、鳞翅目、鞘翅目等的害虫及植物病原真菌具有拮抗活性，结构优化发现用呋喃环、吡啶等替代其骨架中的苯环，其活性大大提高。同时发现该类化合物对细胞信号传导有关的Ca调蛋白激活的Ca2+-Mg2+-ATPase具有特异抑制活性。但该类小分子是直接作用于Ca2+-Mg2+-ATPase还是先对Ca调蛋白作用进而调节Ca2+-Mg2+-ATPase？小分子-Ca调蛋白-Ca2+-Mg2+-ATPase之间的作用机理是什么？本项目拟对该类化合物继续进行结构优化，构建基于该靶标的小分子库，进行靶标作用特异性鉴定，筛选出代表化合物，采用NMR、紫外拉曼光谱等手段探测农药小分子、Ca调蛋白、Ca2+-Mg2+-ATPase之间的分子识别及调控机理。为进一步以该靶点进行农药分子设计提供指导。

前期从瑞香狼毒植物中分离到一类具有C6－C5－C6骨架新化合物，对同翅目、鳞翅目、鞘翅目等的害虫及植物病原真菌具有拮抗活性，通过对其结构优化发现，用呋喃环、吡啶等替代其骨架中的苯环，其活性大大提高。本项目拟对该类化合物继续进行结构优化，主要采用呋喃、吡啶结构单元与高活性农药分子活性基团进行拼接达到结构优化目的，构建基于该靶标的杀虫、抑菌小分子库，进行靶标特异性作用鉴定，筛选出代表化合物，研究与靶标作用机理。在本项目执行的3年中，我们主要尝试了在噻虫啉类、吡虫啉类、 氨基甲酸酯类、烟碱类、苯酰胺类等的结构基础上进行优化，获得了200余个目标化合物，并进行了活性测定和构效关系研究，发现了一批高活性化合物。. 同时，利用申请者在国外研究工作中所掌握的技术，建立了以农药研究为目的的昆虫细胞生物学实验平台，尝试建立了在昆虫细胞水平进行探针分子与靶细胞的相互作用研究的新方法，把分子生物学研究手段应用于本项目中。本项目初步选择了两种昆虫细胞进行研究：草地夜蛾卵巢细胞(Sf9细胞)，黑腹果蝇胚胎细胞(SL2细胞)，测定实验室已合成的目标化合物对这两种细胞的抑制活性，同时与杀虫活性进行比较分析，并选择部分化合物进行了细胞水平的作用机理研究，为下一步对该类农药分子的结构优化和高活性农药化合物的发现奠定基础。