甾醇14α-去甲基化酶(Sterol 14a-demethylase.P450_14DM，CYP51)是生物甾醇合成過程中的一個關鍵酶，屬于細胞色素P450超家族，催化甾醇前體14α-甲基羥基化反應。大多數甾醇如膽固醇(動物)、麥角甾醇(真菌)和谷甾醇(植物)都是質膜的組分，甾醇的缺乏導致膜結構和功能消失，故CYP51作為生物甾醇合成過程中的一個關鍵酶，成為降膽固醇藥物、抗真菌藥物和除草劑作用的重要靶標。化學加——科學家創業合伙人，歡迎下載化學加APP關注。

為了發現結構新穎、藥效高、作用機制獨特的新型CYP51抑制劑，利用計算機輔助藥物設計方法理論設計并合成了34個結構新穎的4H-吡喃[3,2-c]吡啶衍生物，所有目標化合物通過¹H NMR，¹³C NMR，HR-MS，IR進行結構表征，并對化合物5b進行了單晶培養，通過X-ray對化合物5b結構進行了鑒定。隨后34種目標化合物對5種植物病原真菌進行活性測試，結果表明大多數化合物在16 mg/mL的濃度下對五種真菌具有顯著的殺菌活性，其中化合物7a、7b和7f表現出優異的抑菌活性。進一步活性測試研究發現化合物7a、7b和7f對番茄灰霉病菌的EC₅₀值分別為0.326 mg/mL、0.530 mg/mL和0.610 mg/mL，抗菌活性優于氟環唑(EC₅₀ = 0.670 mg/mL)。使用SEM和TEM對菌絲與細胞進行了觀察，結果發現化合物7a和7b具有比陽性對照更好的作用效果，如圖1所示。

圖1

為了發現植物病原真菌中潛在的甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)，課題組首次對植物病原真菌進行了酶的提取，隨后進行酶活性測試，結果表明它們對CYP51的IC₅₀值分別為0.377、0.611和0.748 mg/mL，具有比氟環唑更好的抑制活性(IC₅₀ = 0.802 mg/mL)。此外，蛋白質熒光猝滅實驗結果與上述實驗結果一致。我們對部分目標化合物進行了細胞毒性測試，結果表明測試化合物均未表現出顯著地毒性，如圖2所示。

圖2

最后，利用計算機模擬技術對小分子與靶蛋白進行了分子作用機制研究，分子對接研究結果表明化合物7a具有比陽性對照更強的親和力，分子動力學模擬表明目標化合物具有比陽性對照更強的?G_bind(kcal/mol)，如圖3所示。這些結果表明該類化合物可能是一類具有潛在商業價值的生物活性候選藥物，將來可能作為潛在商業化的DMIs。

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c00032

圖3

該項研究得到四川省自然科學基金青年基金（24NSFSC5443）和西華大學博士科研啟動金（Z222089）的資金支持。

嚴映坤，博士，碩士研究生導師，中共黨員，2022年6月畢業于中國科學院大學，獲理學博士學位，2022年7月-至今，西華大學理學院講師。主要從事新型藥物設計合成、活性及作用機制研究，有機合成方法學等。主持四川省自然科學基金青年項目1項，西華大學博士人才引進項目1項，近年來，以第一作者/通訊作者再《Journal of Medicinal Chemistry》《European Journal of Medicinal Chemistry》《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《Pest Management Science》等發表SCI學術論文10余篇。

唐孝榮教授：西華大學理學院化學系教師，碩士研究生導師，四川大學農學博士，主要從事天然產物化學與植物源農藥、農藥的作用機制以及農藥制劑的研究，近年來，在《Journal of Medicinal Chemistry》《European Journal of Medicinal Chemistry》《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《Pest Management Science》等國內外藥物化學領域權威期刊累計發表SCI學術論文30余篇，申請國內授權發明專利40余項，主持四川省科技廳、四川省教育廳，成都市科技廳、教育部春暉計劃、企事業委托等項目8項。

李唯一教授：四川大學博士，西華大學理學院化學系教師，碩士生研究生導師。主要從事化學反應機理、分子結構與活性、催化劑分子設計等方面的理論研究工作。近年來，作為第一作者及通訊作者在《Journal of Catalysis》、《Catalysis Science & Technology》、《Organic Chemistry Frontier》、《Inorganic Chemistry》等期刊發表SCI收錄論文30余篇。作為項目負責人主持國家自然科學基金（青年基金）、四川省教育廳基金、省部級學科平臺開放課題、西華大學校重點基金等6項科研課題。