含哌嗪骨架的香豆素类衍生物作为抗菌药物的设计、合成及活性评价

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细菌耐药性的出现正在成为一个严重的全球性医疗保健问题。如交叉耐药性革兰氏阳性菌:耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和耐万古霉素金黄色葡萄球菌(VRSA)的出现,对人类健康造成重大威胁。因此寻找新的靶点,研发新的高效抗菌药物很有必要。由于在人体内和细菌体内,脂肪酸合成酶系为两种不同的类型:FAS-I和FAS-Ⅱ,在参与FAS-Ⅱ途径的酶中,烯酰基载体蛋白还原酶FabI是催化脂肪酸合成最后一步的酶,同时也是整个反应的限速酶,因此,以FabI为新药靶点更具吸引力。香豆素广泛存在于自然界中,低毒,并且具有抗菌、抗肿瘤、抗艾滋病等并药理活性,其固有的对生物靶点的亲和性,可与不同的靶点相互作用,是一类理想的设计化合物的骨架;哌嗪是药物化学中经常使用的一类含氮杂环的碱性基团,易与蛋白形成多个氢键或者离子键,能有效调节药物的酸碱平衡常数和脂水分配系数,具有很好的抗菌活性,将哌嗪引入分子中,能有效增加分子的水溶性和碱性,通过调节药物的理化性质,改善药物的药代动力学性质,从而提高分子的生物活性。在此基础上,根据药物设计的拼合及活性叠加原理,我们运用Discovery Studio分子模拟对接软件对批量的香豆素类衍生物进行筛选,从中筛选出了两个系列共28个含哌嗪的香豆素类衍生物(4a-4n,5a-5n),其中24个新化合物(5a,5i,51和5m除外)。所有化合物的结构通过元素分析、核磁(HNMR)方法已确定。分别测试了这些化合物对大肠杆菌(Escherichia coli)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、金黄色酿脓葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的抗菌活性,并测试了它们对FabI的抑制活性。结果显示,大部分化合物表现出了良好的抗革兰氏阳性菌的活性,化合物4g表现出了最强的抗菌活性,其对枯草杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC分别为0.236和0.355 μg/mL,优于阳性对照药青霉素,同时,FabI抑制活性实验显示化合物4g的抑制活性最好,IC50值为0.57μM。运用分子对接模型分析化合物4g和FabI(4CV0.pdb)可能的结合位点,化合物4g作为潜在的抗菌剂表现出了一定的FabI抑制活性,为设计FabI抑制剂提供了有价值的信息。此外,基于活性数据来分析构效关系的QSAR模型也对后面的工作起到了指导作用。
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