亮氨酰-tRNA合成酶（LeuRS）抑制剂的设计、合成及抗结核活性评价

At present, the mortality rate of tuberculosis has surpassed that of AIDS, becoming the world's largest infectious disease, and the research progress of global anti-tuberculosis drugs is slow. Studies have found that boron-containing oxazolidine compounds can exert anti-tuberculosis activity by acting on LeuRS of M. tuberculosis. However, this class of compounds does not act directly on LeuRS, but first forms a covalent adduct with AMP in vivo and then interacts with LeuRS. No anti-tuberculosis drugs having a direct effect on LeuRS of Mycobacterium tuberculosis have been found. Using LeuRS as a screening target, by screening the database of anti-tuberculosis compounds accumulated in the laboratory, it was found that ten compounds have inhibitory effects on LeuRS of Mycobacterium. Enzyme activity experiments showed that most of the compounds inhibited LeuRS, and the inhibition rate of LeuRS by the compound yd-a-2 reached 80%. This project intends to use yd-a-2 as a lead compound to further optimize the structure, improve target binding ability and selectivity, and develop inhibitors for LeuRS. The lead structure of this subject is new and original and innovative, such as successful pre-clinical development. This research is of great significance for the study of new anti-tuberculosis drugs.

目前结核病的死亡率已超过艾滋病，成为全球第一大传染性疾病，全球抗结核病药物研究进展较为缓慢。研究发现含硼噁唑烷类化合物能够通过作用于结核分枝杆菌的LeuRS而发挥抗结核活性。然而，该类化合物并非直接作用于LeuRS，而是在体内首先与AMP形成共价加合物，然后再于LeuRS相互作用。目前没有发现对结核分枝杆菌的LeuRS具有直接作用的抗结核药物。以LeuRS为筛选靶点，通过对实验室积累的抗结核化合物数据库进行筛选，发现十个化合物对核分枝杆菌的LeuRS具有抑制作用。通过酶活性实验显示大部分化合物对LeuRS具有抑制作用，其中化合物yd-a-2对LeuRS的抑制率达到了80%。本课题拟以yd-a-2为先导化合物，进一步优化结构、提高靶标结合力及选择性，发展作用于LeuRS的抑制剂。本课题先导物结构全新，具有原始创新性，如获成功将进行临床前开发。该研究对新型抗结核药物的研究具有重要意义。

以Leu RS为靶点的抗结核药物研究是抗结核药物研究的全新方向，理念新颖独特。然而，目前没有发现对结核分枝杆菌的LeuRS具有直接作用的抗结核药物。本项目我们基于Leu RS的晶体结构及前期发现的高活性化合物为先导，通过优化结构，采用基于分子叠加、骨架迁越、基于靶点空间结构、分子对接等多种方法设计合成了125个新型的小分子化合物，并对其进行了生物活性评价。在酶水平的活性筛选中，共筛选得到65个阳性化合物，阳性率为50.78%。酶动力学性质研究结果显示，目标化合物通过竞争性抑制的方式与亮氨酰-tRNA合成酶结合。在分子水平的抗结核生物活性评价中，对筛选获得的65个阳性化合物进行体外抗分枝杆菌生物活性评价，49个化合物具有较好的抗结核活性，其中5个化合物的MIC为 7.81 ug/ml，与阳性对照药利福平相当。在体外活性研究的基础上，对该类化合物的初步构效关系进行了深入研究。重要的是合成的目标化合物无明显毒性，对人体常见的致病菌或机会致病菌也没有抑制活性，具有较高的选择性。这项研究表明能够开发直接作用于Leu RS的抗结核药物，本项研究为抗结核药物研究提供又一种新的作用方式，为获得新型抗结核药物奠定了坚实基础。