高 等 学 校 化 学 学 报
年 月
具
有全新机理的 DNA 旋转酶抑制剂的
筛选及抑菌活性
黄振桂
, 林克江
, 尹鸿萍
, 叶波平
, 翁幸鐾
, 尤启冬
中国药科大学药学院 生命科学与技术学院 南京
宁波市第一医院检验科 宁波
摘要 利用具有新机制的抗耐药菌 旋转酶抑制剂 与 旋转酶的晶体复合物
构建基于配体受体复合物的药效团模型 诱骗集 验证结果表明该药效团模型具有较强的
活性识别能力 将药效团模型与分子对接相结合用于筛选化合物库 通过抑菌活性测定 获得了具有抗多药
耐药菌活性的 旋转酶抑制剂
关键词 新型 旋转酶抑制剂 药效团 虚拟筛选 抗耐药菌
中图分类号 文献标志码
收稿日期
基金项目 国家重大新药创制 科技重大专项批准号 资助
联系人简介 林克江 男 博士 副教授 主要从事新药物设计与合成研究
尤启冬 男 博士 教授 主要从事新药物研发
旋转酶属于拓扑异构酶 的亚型 为异源四聚体
结构 是细菌内一种催化 双链
断裂和重新连接进而改变 拓扑状态的酶 在细菌 复制和转录的过程中扮演着重要角色 因
此是抗菌药物研究的重要靶标之一
喹诺酮药物自 年发现以来 已成为临床上广泛应用的一
类细菌 旋转酶抑制剂 它们通过与 双链直接作用 抑制 旋转酶的活性 阻碍 的复
制 对细菌染色体造成不可逆的损伤 导致细菌死亡
近年来 由于抗生素的滥用 细菌产生的耐
药性日趋严重 大多数喹诺酮类药物对耐药病菌失去了原有的抑制作用 因此研发具有良好抑菌活
性 不易产生耐药的新型 旋转酶抑制剂不仅具有重要的科研意义 还有助于解决当前全球性的细
菌耐药危机 避免陷入无药可用的严峻局面
近期研究
发现一种新型 旋转酶抑制剂 它具有与喹诺酮截然不同的结构和作
用机制 可通过抑制 旋转酶的活性杀死顽固的耐药病菌 对包括喹诺酮耐药菌在内的多种
耐药病菌具有十分显著的抑制作用 结构见图 是 中活性最佳的代表化合物
其与 双链和 旋转酶形成的晶体复合物 结构见图 已有文献报
道
在 的复制过程中 旋转酶错开地切断 双链 并与双链切口上的 末端磷酸基
团以共价键连接 喹诺酮能够在 断裂发生时 于双链的切断位点处图 中黑色圆形迅速与
和旋转酶结合 形成稳定的喹诺酮旋转酶三元复合物 对细菌的生长造成药物介导的抑制
作用
与喹诺酮不同的是 与 旋转酶的结合部位处于 个切断位点的中间
位置图 中黑色矩形 在 断裂之前与 和旋转酶结合形成三元复合物 导致酶失去活
性 在新结合部位的结合模式如图 所示 结合部位在 双链的 个中心碱基
对之间 喹啉腈基团嵌入其中产生 π-π 相互作用橙色实线 酶蛋白结合部位在旋转酶的 个
亚基之间的疏水口袋内 氧硫杂环戊吡咯吡啶基团与其中的疏水残基通过范德华力产生相互作用 而
位于疏水口袋入口的关键残基 与 的仲胺形成氢键相互作用绿色虚线
细菌
对喹诺酮等药物产生耐药性的最主要原因是这些药物的 旋转酶结合部位上的氨基酸发生了多点
突变 突变后的氨基酸残基无法与药物形成相互作用 导致药物难与 旋转酶稳定结合 失去抑菌