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化学杂志/2021/文章

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体积 2021 |文章的ID 5567111 | https://doi.org/10.1155/2021/5567111

Cuong Quoc Nguyen, Thi Hong Minh Nguyen, Thi Thu Thuy Nguyen, Thi Buu Hue Bui, Trong Tuan Nguyen, Nhu Thao Huynh, Thanh Do Le, Thi Mai Phuong Nguyen, Duy Tuan Nguyen, Minh Tam Nguyen, Minh Quan Pham, Quang De Tran, Hong Phuong Nguyen, 针对寨卡病毒的新型小檗碱衍生物的设计、合成、对接研究和生物学评价”,化学杂志, 卷。2021, 文章的ID5567111, 10 页面, 2021 https://doi.org/10.1155/2021/5567111

针对寨卡病毒的新型小檗碱衍生物的设计、合成、对接研究和生物学评价

学术编辑器:Ajaya Kumar Singh
收到了 2021年1月18日
修改后的 2021年3月13日
接受 2021年4月1日
发表 2021年4月19日

摘要

世界卫生组织(World Health Organization)已将寨卡病毒(ZIKV)指定为一种危险的、由蚊子传播的黄病毒病原体,该病毒最近被发现是导致胎儿和新生儿小头畸形病例和其他先天畸形数量急剧增加的罪魁祸首。目前既没有预防寨卡病毒感染的疫苗,也没有治疗寨卡病毒感染的药物。黄连素(BBR)是美国FDA批准的一种有前景的抗黄病毒登革病毒药物,其衍生物在抗病毒药物开发中具有重要意义。在本研究中,我们通过在BBR的C-13位引入苄基并将其转化为各自的8-氧黄连素衍生物,合成了8个BBR衍生物,进行了分子对接分析,并利用细胞表型试验评估了它们的抗寨卡病毒活性。收集这些化合物与ZIKV NS3受体的结合模式分析、绝对结合自由能计算以及构效关系研究。在这些研究的化合物中,化合物4 d具有13-(2,6-二氟)苄基小檗碱结构,对ZIKV NS2B-NS3蛋白酶具有较高的结合亲和力(对接得分为- 7.31 kcal/mol),并在活性位点内形成临界结合。在以细胞为基础的测定中,化合物4 d抗寨卡病毒的选择性指数(SI)为15.3,是黄连素的3.7倍。综上所述,我们的研究表明潜在的ZIKV NS2B-NS3蛋白酶抑制剂化合物4 d是BBR的最佳替代品,进一步为开发对抗ZIKV感染的抗病毒竞争性抑制剂提供了一个可靠的平台。

1.介绍

寨卡病毒(ZIKV)被世界卫生组织列为主要的健康风险。寨卡病毒是一种具有正感单链RNA基因组的蚊传病原体家族,属于黄病毒科,包括登革热病毒、西尼罗河病毒和日本脑炎病毒。与蚊媒传播的近亲不同,寨卡病毒因与一种疑似“先天性寨卡综合征”有关而声名鹊起,同时在感染者中引起无症状或轻度发热性感染,即登革热或风疹样感染[1].寨卡病毒被认为会导致出生缺陷和神经问题[2,3.].此外,ZIKV与神经炎性疾病有关,如Guillain-Barré综合征和成人眼科并发症[1].目前,没有针对寨卡病毒感染的药物或疫苗,也没有针对临床寨卡病毒感染的特异性抗病毒治疗。为了满足这一医疗需求,迫切需要适合预防和治疗目的的新型寨卡病毒感染干预措施。

黄连素是一种从中草药中提取的活性异喹啉生物碱黄连4],已广泛用于治疗胃肠道感染和腹泻[5].目前,BBR是fda批准的对黄病毒登革病毒有效的药物[6].最近的研究表明BBR具有多种药理活性,如抗菌[7],抗糖尿病[8,降血脂作用[9,抗肿瘤[10],抗炎[11]和抗寄生虫[12].此外,人们还开发了一些新的策略来提高BBR的生物利用度,从而交替提高其活性。BBR结构的修饰是获得具有更大药理价值衍生物的有效途径。因此,通过对其化学结构的改造和修饰,设计了一系列BBR衍生物[13- - - - - -15].

在这方面,新型bbr衍生化合物(4模拟而且5模拟)的设计和合成,旨在获得可能表现出改进的抗寨卡病毒性能的药物先导。这类新型BBR衍生物的一个前所未有的特征是存在异芳基团,通过连接子和功能连接到母体生物碱骨架的13位,以一种可能在细胞靶位点上产生额外非共价芳香相互作用的几何倾向[16].然后对BBR与所选的8种BBR衍生物的寨卡病毒抑制作用进行分子对接模拟和生物学评价,以寻找特异性的抗病毒BBR衍生物化合物,可能在治疗寨卡病毒方面具有潜力。

2.材料与方法

2.1.化学
2.1.1.一般信息

所有试剂均从商业来源购买,使用时未进一步纯化。在0.2 mm预涂硅胶60 F254板上用薄层色谱法监测反应(默克)。在实验室合成衍生物,然后用硅胶45-63进行闪柱层析纯化μM(230-400目),60 Å孔径。1在300 MHz的瓦里安汞分光光度计(Agilent Technologies, Inc., CA, USA)上记录H NMR光谱。化学位移值(δ)以百万分之一(p.p.m.)作为内部参考,从四甲基硅烷下场给出;耦合常数以赫兹(Hz)为单位给出,自旋多重度以s(单态态)、d(双态态)、dd(双态态中的双态态)、t(三态态)、q(四态态态)或m(多态态态)给出。

(13-Benzylberberine)衍生品4 a - b而且5 a - b采用之前报道的方法制备,如图117].

2.1.2.化合物合成的一般程序2

复合1(氯化小檗碱,10.0 g, 26.9 mmol)加入5.0 M NaOH溶液(9.2 g NaOH, 46 mL H2O)放在250毫升圆底烧瓶中,温度为0°C。混合物搅拌30分钟后,在0°C滴加丙酮(10 mL, 134.5 mmol, 5.0 eq)。在室温下搅拌2小时。然后,将固体过滤并用H冲洗2O (80 mL)和冷80% MeOH在H2O(80毫升),在减压系统下干燥,得到所需的产品2为棕黄色固体(8.4 g),收率80%。

2.1.3.化合物合成的一般程序4

复合2(1.0 g, 2.96 mmol, 1.0 eq)的MeCN(干燥,25 mL)加入各种苄基卤化物3.(5.93 mmol, 2.0 eq)和NaI (0.534 g, 3.55 mmol, 1.2 eq),在80°C搅拌。4 h后过滤反应混合物,用MC洗涤3次。固体(BBR,回收)干燥,滤液用MC提取,用Na干燥2所以4,经闪柱层析(MC: MeOH, 20:1至10:1)过滤、浓缩、纯化,得到所需产品4为黄色固体。

2.1.4.化合物合成的一般程序5

混合物的搅拌悬浮液4(300 mg)在20% KOH (aq, 20 mL)中回流(115°C) 24小时。将反应混合物冷却至室温后,用MC提取两次。然后,结合有机相在Na上干燥2所以4,过滤,蒸发,和纯化使用闪柱层析(etac: Hex, 1:1到2:1,3:1,和4:1),得到所需的产品5如淡黄色固体。

2.2.分子对接研究
2.2.1.配体与受体

BBR及其衍生物的三维结构(4模拟而且5模拟)使用ChemDraw版本16.0 (PerkinElmer®)制备。能量最小化采用MM2力场进行,量子化学计算采用PM6半经验方法,实现在高斯09 [18,19].

2.2.2.使用AutoDock进行对接

使用名为AutoDock Tools 1.5.6 (MGLTools)的图形用户界面程序进行对接模拟设置。为了获得正确的氨基酸残基电离和互变异构体状态,制备了蛋白质结构。首先去除包括水分子在内的杂原子,加入极性氢原子;然后,分配了科尔曼电荷和溶剂化参数,并在每个原子上添加了加斯泰格电荷。MGLTools自动将刚性根分配给配体,所有其他键都允许旋转。

利用AutoGrid生成配体和受体各原子的网格图。此前有报道称,His51、Asp75和Ser135在NS2B-NS3蛋白酶的功能活性中发挥重要作用[20.,21];因此,在对接过程中,网格框的选择使其包含这些关键余项。编制了能量评分网格x×y×z方向(80 × 80 × 80),网格间距为0.375 Å。在对接过程中,拉马克遗传算法的参数为:运行100次,精英化1次;突变率0.02;人口规模150人;交叉率为0.80;代数为27,000;能源评价2500万;在每次运行中,均方根(RMS)群集公差设置为2.0 Å。使用PyMOL和Discovery Studio Visualizer对AutoDock 4.2.6建模研究的输出进行分析。

2.3.生物方法
2.3.1.细胞培养和试剂

Vero细胞在添加10%胎牛血清、1%青霉素和链霉素的杜尔贝科改良Eagle培养基(DMEM)中培养(P/S;GIBCO #11995-065)和2 mM l-谷氨酰胺(GIBCO #11500626)。霉酚酸(MA)购自Sigma (Sigma #M5255)。

2.3.2.病毒的准备

为了检验黄连素衍生物的抗寨卡病毒作用,采用寨卡病毒MR766非洲系。这些菌株储存在越南国家卫生和流行病学研究所。这种病毒接种白纹伊蚊蚊细胞,克隆C6/36,在含10%胎牛血清和1%青霉素和链霉素的Eagle 's Minimum Essential Medium (EMEM)培养基中培养。持续培养14天,直至观察细胞病变影响。病毒传代分成等份,保存在- 80°C,用于所有实验。

2.3.3.免疫荧光分析

Vero细胞以2 × 10的倍率播种4细胞/孔上的胶原蛋白(Sigma, #C8919)预涂96孔,黑色壁,光学底部微孔板(#165305,ThermoNunc)使用DMEM (Gibco, #11995-065)培养基添加10% FBS (OmegaSci #FB-12)和P/S (Gibco, #15140-122)。细胞用实验化合物或阳性对照(霉酚酸,MP)在培养箱中以8个浓度的1:3连续稀释法预处理2小时。5μ每孔加入zkv接种物(MOI 1) L。感染细胞在感染后孵育24小时,然后4%多聚甲醛固定和免疫荧光测定(IFA)。用含0.1% TritonX100的PBS渗透细胞,用2.5% FBS阻断细胞。一抗4G2(泛黄病毒,抗包膜抗体),在1%胎牛血清中稀释,在细胞上孵育3小时。二抗,山羊抗小鼠Alexa647,核染色,Hoechst涂抹后1小时。使用Axiovert A1(卡尔蔡司,德国)的10倍物镜,每口井获得3张图像。图像分析采用Zen成像和ImageJ软件。集成电路50(有效浓度)和CC50(细胞毒浓度)值采用Prism v7.0软件计算。采用8点DRC法对三份样品进行抗病毒活性评价。实验至少独立重复两次。

3.结果与讨论

3.1.合成与结构表征

通过在BBR的C-13位置引入苄基,类似物4是合成的。化合物的合成4涉及两个步骤,而复合5准备工作还需要一个额外的步骤。市售BBR的治疗1与丙酮在5.0 M NaOH溶液中,0°C得到关键的乙酰化中间体2.然后,复合2是与卤苄反应还是异芳卤苄反应3.在CH3.CN溶剂在NaI催化剂的存在下在80°C下生成所需的化合物4.Oxoberberine衍生品5是在反应中形成的4在空气中形成盐和热水碱。BBR衍生品的结构见表1


复合4模拟 复合5模拟


3.1.1.复合2

1H NMR (DMSO-d6, 400 mhz)δ= 2.03(年代,3 h), 2.26 - -2.33 (m, 1 h), 2.69 - -2.75 (m, 2 h), 3.89 - -2.96 (m, 1 h), 3.17 - -3.29 (m, 2 h), 3.75(年代,3 h), 3.76(年代,3 h), 5.18 - -5.22 (m, 1 h), 5.99 - -6.00 (m, 3 h), 6.70 - -6.73 (m, 1 h), 6.75(年代,1 h), 6.84 - -6.87 (m, 1 h), 7.25(年代,1 h)。

3.1.2.复合4模拟

41H NMR (CDCl3., 400 mhz)δm = 3.25 - -3.29 (2 h), 3.95(年代,3 h), 4.01(年代,3 h), 4.40(年代,3 h), 4.51 (s, 2小时),5.21 (s, 2小时),6.00 (s, 2小时),6.62 - -6.69 (m, 2 h), 6.79 - -6.93 (m, 3 h), 7.00 - -7.03 (m, 1 h), 7.55 - -7.72 (m, 2 h), 10.44 (s, 1小时)4 b1H NMR (CDCl3., 400 mhz)δ= 2.45(年代,3 h), 3.30 - -3.34 (m, 2 h), 4.01(年代,3 h), 4.41(年代,3 h), 4.45 (s, 2小时),5.20 (s, 2小时),6.00 (s, 2小时),6.62 - -6.67 (m, 1 h), 6.82 - -6.88 (m, 2 h), 7.08 - -7.11 (m, 1 h), 7.21 - -7.28 (m, 1 h), 7.35 - -7.39 (m, 1 h), 7.50 - -7.55 (m, 1 h), 7.69 - -7.72 (m, 1 h), 10.45 (s, 1小时)4摄氏度1H NMR (CDCl3., 400 mhz)δ= 3.30 (2 h), 3.79(年代,3 h), 4.13(年代,3 h), 4.86 (s, 2小时),5.10 (s, 2小时),6.00 (s, 2小时),6.82(年代,1 h), 7.17 - -7.20 (m, 2 h), 7.47 - -7.50 (m, 1 h), 7.59 - -7.62 (m, 2 h), 7.71(年代,1 h), 7.79 - -7.82 (m, 1 h), 9.82 (s, 1小时)4 d1H NMR (CDCl3., 400 mhz)δm = 3.23 - -3.29 (2 h), 4.03(年代,3 h), 4.36(年代,3 h), 4.75 (s, 2小时),5.22 (s, 2小时),6.06 (s, 2小时),6.82 - -6.89 (m, 2 h), 6.92(年代,1 h), 7.04(年代,1 h), 7.16 - -7.24 (m, 1 h), 7.74 (s, 2小时),10.44 (s, 1小时)

3.1.3.复合5模拟

51H NMR (CDCl3., 400 mhz)δm = 2.80 - -2.84 (2 h), 3.90(年代,3 h), 3.95(年代,3 h), 4.02(年代,3 h), 4.20 (s, 2小时),5.89 (s, 2小时),6.72(年代,1 h), 6.80 - -6.90 (m, 3 h), 6.94 - -6.97 (m, 1 h), 7.16 - -7.29 (m, 3 h)5 b1H NMR (CDCl3., 400 mhz)δ= 2.39(年代,3 h), 2.80 - -2.84 (m, 2 h), 3.90(年代,3 h), 4.05(年代,3 h), 4.16 (s, 2小时),5.90 (s, 2小时),6.43(年代,1 h), 6.77(年代,1 h), 6.89 - -6.93 (m, 1 h), 7.034 - -7.19 (m, 4 h), 7.25 - -7.31 (m, 1小时)5度1H NMR (CDCl3., 400 mhz)δm = 2.79 - -2.84 (2 h), 3.79(年代,3 h), 3.86(年代,3 h), 4.21 - -4.25 (m, 2 h), 4.46 (s, 2小时),5.89 (s, 2小时),6.76(年代,1 h), 7.10 - -7.40 (m, 6 h), 7.71 - -7.75 (m, 1小时)5 d1H NMR (CDCl3., 400 mhz)δ= 2.84 (2 h), 3.90(年代,3 h), 4.00(年代,3 h), 4.23 (s, 2小时),4.43 (s, 2小时),6.74 - -6.80 (m, 3 h), 6.97(年代,1 h), 7.07 - -7.14 (m, 1 h), 7.22 - -7.25 (m, 1 h), 7.34 - -7.39 (m, 1小时)

3.2.对接研究

寨卡病毒NS2B-NS3蛋白酶在病毒复制中起关键作用;因此,它被认为是一个重要的抗病毒药物靶点。已经报道了几种作为寨卡病毒NS2B-NS3抑制剂的药物,包括具有IC的溴隐亭5021.6μM,新生物素与IC5014.2μM, temoporfin与IC501.1μM,红细胞B和IC501.7μ米(22- - - - - -24].为了促进开发具有更好效力、蛋白水解稳定性、选择性和生物利用度的蛋白酶抑制剂,许多策略被用于筛选所需的抑制剂。许多研究利用了在网上模型分析抑制剂和酶之间的相互作用,以寻找最有前途的化合物。例如,Choudhry等人选择了7种以NS2B-NS3蛋白酶为靶点的潜在化合物作为抗病毒候选药物,基于它们的高GOLD适应度评分、高AutoDock Vina评分和X-对结合能进行评分,并分析活性位点氨基酸与所选化合物之间的分子相互作用强度[25].另一种方法是对已知抑制剂进行化学修饰,以获得更高的抑制活性。Voss和Nitsche通过添加新的化学基团如苄酰胺结构(bZiPro)来修饰类肽抑制剂的结构,形成P1 - p4段和不同P1残基的络合物[26].的集成电路50与原化合物相比,改性后的抑制剂性能有明显改善。新抑制剂可能在活性位点和变构抑制剂之间产生协同作用。

的组合在网上目的化合物的分析和化学修饰似乎是寻找寨卡病毒NS2B-NS3蛋白酶抑制剂的最佳选择。这被认为是一种有效的策略。利用这种方法,抗组胺药氯环嗪被发现是一种很好的寨卡病毒NS2B-NS3蛋白酶抑制剂[27].该化合物的网格分数为−24.8 kcal/mol,与晶体配体(−15.6 kcal/mol)相比,该化合物与NS2B-NS3蛋白酶通过在NS2B-NS3结合位点上的疏水相互作用与Tyr161相互作用,显示出最有希望与NS2B-NS3蛋白酶相互作用。Tyr161被认为是底物分子识别中的一个重要氨基酸。MTT法对Vero细胞进行细胞毒性和整体抗病毒活性测定,结果表明氯环甲嗪可降低ZIKV诱导的细胞病变效应(IC5069.0±7.3μM和SI = 1.9),通过NAMD程序进行的显式分子动力学模拟表明,氯环甲嗪在蛋白酶结合位点具有很高的稳定性,表明氯环甲嗪在抗zikv药物开发中的应用前景广阔。

在本研究中,利用分子对接技术计算研究化合物在ZIKV活性位点上的结合亲和度,预测其结合位姿,对研究其潜在的抑制活性机制具有重要意义。根据AutoDock的排名标准,对接得分的负值越多,说明化合物对目标受体的结合亲和力越好[28].数字2和表2结合均方根偏差(RMSD),给出8个配体的码头位姿。当RMSD值不超过2.0 Å时,认为对接结果可靠。据Gohlke等报道,用PM6方法计算部分电荷的配体已被证明可以大大提高最精确对接的对接精度和簇数[29].2017年,Singh等报道了黄连素可能是一种新型的ns3蛋白预防ZIKV的抑制剂;因此,选择它作为对接仿真的参考配体[30.].


复合 ZIKV NS2B-NS3蛋白
结合能(千卡/摩尔) 相互作用的残基 RMSD (A)

4 −7.18 His51, Phe84, Ala132, Tyr161 1.800
4 b −6.51 Ala88, Ile123, Thr166, Gln167, Lys169 1.702
4摄氏度 −7.29 Ala88, Ile123 1.821
4 d −7.31 His51, Phe84, Ala132, Ser135, Gly151, Gly153, Tyr161 1.866
5 −6.09 Leu78, Asp120, Ile123, Ala164, Ile165, Gly168 1.442
5 b −7.65 Asp86, Ala88, Ile123, Ala164, Ile165, Thr166 1.718
5度 −6.97 His51, Asp129, Ala132, Ser135, Tyr161 1.367
5 d −6.67 Lys73, Leu78, Thr118, Ile123 0.871
BBR −6.17 Ala132, Ser135, Tyr150, Gly151, Val155, Gly159, Tyr161 1.108

所有停靠的结果,复合5 b对NS2B-NS3表现出最负的dock评分(−7.65 kcal/mol),表明它与该蛋白酶具有最高的结合亲和力;同时,参考抑制剂(BBR)的结合自由能为- 6.17 kcal/mol。另外三个衍生物的对接能量接近于化合物5 b4 d,4摄氏度,而且4(- 7.31, - 7.29, - 7.18 kcal/mol,分别)。

BBR与靶蛋白酶结合模式分析发现,Ala132、Tyr150、Gly151、Val155、Gly159和Tyr161是参与疏水相互作用的关键残基,Ser135与该参考配体形成h键。2007年,Sahoo等人证明了BBR部分的Ser135与1,3-二氧环之间的氢键相互作用在化合物的抑制活性中起着至关重要的作用[20.].

BBR衍生物与化合物的结合模式5模拟,如图所示3..疏水袋与化合物形成5如图所示3.涉及Leu78、Asp120、Ile123和Ala164残基。通过与Ile165和Gly168的两个常规氢键,相互作用进一步加强。化合物的结合取向分析5 b,对NS2B-NS3蛋白酶具有最高的结合亲和力,表明Ala88、Ile123、Ala164和Ile165是弱相互作用的主要残基;同时,Asp86和Thr166与化合物形成两个h键。需要注意的是所有参与相互作用的残基5 b不被记录为靶向蛋白酶活性位点的重要组成部分;因此,复合5 b不认为是“命中”进一步评估。观察到一系列的疏水相互作用是由His51, Asp129, Ala132和Tyr161与化合物结合贡献的5度.化合物的-NH基团5度苯并咪唑环与Ser135的羟基(-OH)形成氢键。

BBR衍生品4模拟都能与靶蛋白酶有效结合,除了化合物4 b.结合取向分析显示NS2B-NS3的His51、Ala132和Tyr161与化合物发生疏水相互作用4并通过与Phe84的氢键进一步稳定。NS2B-NS3结合位点与化合物之间形成非共价键4 b包括Ala88、Ile123、Lys169和Gln167,并与Thr166形成一个h键进一步稳定相互作用。在码头式复合4摄氏度, Ala88和Ile123是疏水作用的关键残基,没有形成h键。复合4 d在绑定亲和力方面排名第二。观察到它与Phe84和Ser135形成两个h键;另一方面,His51, Ala132, Gly151, Gly153和Tyr161是疏水相互作用的关键残基(图3.而且4).特别是1,3-二恶酮环4 d与Ser135的羟基(-OH)基团形成氢键,类似于参考抑制剂BBR,参与相互作用的大部分残基对NS2B-NS3蛋白酶的功能至关重要。综上所述,结合对接评分和绑定模式分析标准,复合4 d可能是最有可能抑制NS2B-NS3蛋白酶功能的候选蛋白。

3.3.抗寨卡病毒活性评价

Vero细胞分别用黄连素、霉酚酸(MA)、阳性对照或对照剂(0.25% DMSO)处理2小时,然后感染非洲ZIKV菌株MR766,感染多重性(MOI)为1。在DMSO条件下,感染细胞的比例平均约为60%,而在MA作为阳性对照时,感染细胞的比例下降不必威2490到1%。筛选结果汇总见表3..四种化合物(BBR,4,4摄氏度,4 d)对ZIKV具有活性,选择性指数(SI) > 3。其中,化合物4 dIC表现出最高的活性50在低微臼齿水平(5.3μM), > 15为高SI,是BBR的3.7倍。五个衍生品(4 b而且5模拟)显示SI值大于2的活动较少。


的名字 集成电路50μ米)(一) CC50μ米)(b) SI (μ米)(c)

BBR 15.5±3.1 62.8±4.9 4.1
4 35.2±7.1 112.5±11.6 3.2
4 b 45.1±9.6 122.8±2.1 2.7
4摄氏度 5.9±2.2 44±5.2 7.5
4 d 5.3±1.9 80.9±5.7 15.3
5 37.6±3.8 90.2±8.5 2.4
5 b 9.8±1.4 25.2±7.5 2.6
5度 116.3±12.3 325.5±3.6 2.8
5 d 29.5±2.3 79.7±12.3 2.7
0.13±0.12 > 10 > 76.9

(一)集成电路50:半最大抑菌浓度。(b)CC50值:半最大细胞毒浓度。(c)SI = CC50/EC50:选择性指数。

4.结论

本研究选择fda批准的对黄病毒登革病毒有效的药物BBR,以提高BBR的生物利用度,从而增强其对寨卡病毒NS2B-NS3蛋白酶的抑制活性。将BBR的C-13位引入苄基,然后将其转化为各自的8-氧黄连素衍生物,合成了8个BBR衍生物,然后进行分子对接研究和实验研究,评价其抗zikv活性。从计算部分得到的结果建议化合物4 d作为一种潜在的NS2B-NS3抑制剂,在分子对接的基础上揭示了BBR及其衍生物与该蛋白可能的结合模式。BBR与靶向蛋白酶结合模式分析显示,Ala132、Tyr150、Gly151、Val155、Gly159和Tyr161是酶活性位点的关键残基,BBR部分Ser135与1,3-二氧酮环之间的氢键相互作用对化合物的抑制活性起着至关重要的作用(Sahoo et al.)。本研究通过在BBR的C-13位引入苄基,转化为各自的8-牛黄连素衍生物,合成了一系列BBR衍生物。通过分子对接研究和实验研究评价其抗寨卡病毒活性。对接分析指示化合物4 d作为潜在的NS2B-NS3抑制剂。它与NS2B-NS3蛋白结合位点的关键残基His51、Phe84、Ala132、Ser135、Gly151和Gly153相互作用,特别是与酶活性位点的关键氨基酸Tyr161相互作用。我们的数据还表明,与Ser135的氢键也可能在抑制机制中发挥重要作用。与对接数据一致的是,基于细胞的实验也得到了证实4 d对IC感染寨卡病毒表现出最强的抑制作用50值5.3±1.9,SI值15.3,较原始BBR明显改善。因此,复合4 d可能是最有可能抑制NS2B-NS3蛋白酶功能的候选蛋白。总之,我们的结果是,合成过程中产生了13取代BBRs衍生物的化合物4 d强调了BBR C-13的(2,6-二氟)苄基取代模式是成功实现非竞争性抑制的主要决定因素。更多有关的工作在体外而且在活的有机体内需要模型来证实其治疗应用。

数据可用性

所有用于支持这项研究发现的数据都包含在文章中。其他资料可向通讯作者索取。

附加分

(i)引入连接到13位的异芳基团,在细胞靶位点上进行额外的非共价芳香族相互作用。(2)复合4 d显示出潜在的NS2B-NS3蛋白酶抑制活性,具有很高的结合亲和力(dock评分为- 7.31 kcal/mol),并与蛋白酶活性位点内的关键残基相互作用。(iii)小檗碱衍生物4 d抗寨卡病毒活性最高,SI是黄连素的3.7倍。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究由教育和培训部资助,补助金编号为。B2019-TCT-37。

参考文献

  1. 陈俊伟、蔡国光、叶忠贤、郑维昌、及金耀。“寨卡热和先天性寨卡综合征:一种意想不到的新兴虫媒病毒性疾病。”感染学杂志,第72卷,no。5, pp. 507-524, 2016。视图:出版商的网站|谷歌学者
  2. R. S. Lanciotti, O. L. Kosoy, J. J. Laven等人,“与一场流行病相关的寨卡病毒的遗传和血清学特性,密克罗尼西亚雅普州,2007年,”新发传染病,第14卷,第1232-1239页,2008。视图:出版商的网站|谷歌学者
  3. 世界卫生组织世卫组织总干事总结突发事件委员会关于群体性小头畸形症和Guillain-Barré综合征的结果,世界卫生组织,瑞士日内瓦,2016年。
  4. A. Kumar, Ekavali, K. Chopra, M. Mukherjee, R. Pottabathini和D. K. Dhull,“黄连素的最新知识和药理概况”,欧洲药理学杂志, vol. 761, pp. 288-297, 2015。视图:出版商的网站|谷歌学者
  5. 张颖,张旭,赵颖等,“黄连素介导的高脂饮食大鼠肥胖和胰岛素抵抗的肠道菌群结构变化,”《公共科学图书馆•综合》, vol. 7, 2012。视图:出版商的网站|谷歌学者
  6. D. Shum, J. L. Smith, A. J. Hirsch等人,“高含量检测识别登革病毒感染抑制剂”,分析和药物开发技术“,第8卷第1期。5, pp. 553-570, 2010。视图:出版商的网站|谷歌学者
  7. 丁勇,叶晓霞,朱建军,朱晓霞,李晓霞,陈波,“黄连素生物碱的结构修饰及其降血糖活性,”功能食品杂志, vol. 7, pp. 229-237, 2014。视图:出版商的网站|谷歌学者
  8. 边x,何磊,杨刚,“各种原小檗碱衍生物的合成及抗高血糖评价,”生物有机与药物化学快报第16卷第1期。5,第1380-1383页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学者
  9. 张颖,李晓霞,邹东等,“天然植物生物碱黄连素治疗2型糖尿病和血脂异常”,临床内分泌与代谢杂志,第93卷,no。7,页2559-2565,2008。视图:出版商的网站|谷歌学者
  10. 阮宏,詹玉英,侯俊等,“黄连素结合RXRα抑制β结肠癌细胞中的-catenin信号通路致癌基因第36卷第3期。50, pp. 6906-6918, 2017。视图:出版商的网站|谷歌学者
  11. R. Gautam和S. M. Jachak,《抗炎天然产品的最新进展》医学研究综述第29卷第4期。5,第767-820页,2009。视图:出版商的网站|谷歌学者
  12. M. Bahar,邓玉玉,朱晓霞等,“一种新型半合成小檗碱衍生物的抗原虫活性,”生物有机与药物化学快报第21卷第4期。9,页2606-2610,2011。视图:出版商的网站|谷歌学者
  13. K. D. Park, J. H. Lee, S. H. Kim, T. H. Kang, J. S. Moon, S. U. Kim,“13-(取代苄基)黄连素和黄连素衍生物的抗真菌剂的合成”,生物有机与药物化学快报第16卷第1期。第15页,3913-3916,2006。视图:出版商的网站|谷歌学者
  14. 王艳霞,彭文强,曾庆祥等,“以IDO1为靶点的新型小檗碱衍生物的合成及生物学评价,”欧洲药物化学杂志《中华人民共和国学报》,2018年第3期。视图:出版商的网站|谷歌学者
  15. 王磊,孔洪,金明等,“二糖修饰小檗碱衍生物的合成及其在斑马鱼中的抗糖尿病研究”,有机与生物分子化学“,,第18卷,no。18, pp. 3563-3574, 2020。视图:出版商的网站|谷歌学者
  16. D. Bhowmik, M. Hossain, F. Buzzetti, R. D. Auria, P. Lombardi,和G. Suresh Kumar,“13位取代抗癌生物碱对其DNA结合影响的生物物理学研究”,物理化学杂志B,第116卷,第2314-2324页,2012。视图:出版商的网站|谷歌学者
  17. 张丽,李建军,马峰等,“13-n-烷基小檗碱与巴马汀类似物的合成及细胞毒性评价,”分子,第17卷,no。10, pp. 11294-11302, 2012。视图:出版商的网站|谷歌学者
  18. Z. Bikadi和E. Hazai,“应用PM6半经验方法建模蛋白质提高自动dock的对接精度”,化学信息学杂志, vol. 1, 2009。视图:出版商的网站|谷歌学者
  19. P. M. M. Araújo, L. P. da Silva,和J. C. G. Esteves da Silva,“蛋白质激酶MK2和MK3的潜在抑制剂结合的理论分析,”药物化学,第11卷,no。6, pp. 573-579, 2015。视图:出版商的网站|谷歌学者
  20. M. Sahoo, L. Jena, S. Daf和S. Kumar,“寨卡病毒NS3蛋白潜在抑制剂的虚拟筛选,”基因组学与信息学, 2016年第14卷。视图:出版商的网站|谷歌学者
  21. J. A. Kang, S. Kim, M. Park等人,“环吡rox通过阻断衣壳组装抑制乙肝病毒分泌,”自然通讯, 2019年第10卷。视图:出版商的网站|谷歌学者
  22. j . F.-W。陈家强。Chik, S. Yuan等,“寨卡病毒NS2B-NS3蛋白酶抑制剂溴隐亭的新抗病毒活性和机制,”抗病毒研究, vol. 141, pp. 29-37, 2017。视图:出版商的网站|谷歌学者
  23. 李铮,S. Sakamuru, R. Huang等,“红素B是黄病毒NS2B-NS3蛋白酶的一种有效的广谱正位抑制因子,”抗病毒研究, vol. 150, pp. 217-225, 2018。视图:出版商的网站|谷歌学者
  24. 王丽,梁荣,高勇等,“寨卡病毒感染小分子抑制剂的研究进展”,微生物学前沿, 2019年第10卷。视图:出版商的网站|谷歌学者
  25. H. Choudhry, F. A. Alzahrani, M. A. Hassan等人,“通过筛选NS2B/NS3蛋白酶抑制剂靶向寨卡病毒,”国际生物医学研究, 2019卷,ID 3947245, 11页,2019。视图:出版商的网站|谷歌学者
  26. S. Voss和C. Nitsche,“寨卡病毒蛋白酶NS2B-NS3的抑制剂”,生物有机与药物化学快报, 2020年第30卷。视图:出版商的网站|谷歌学者
  27. F. R. S. Santos, D. A. F. Nunes, W. G. Lima等人,“通过基于结构的虚拟筛选和药物再利用方法识别寨卡病毒NS2B-NS3蛋白酶抑制剂”,化学信息与模型学报第60卷,no。2, pp. 731-737, 2020。视图:出版商的网站|谷歌学者
  28. N. T. Nguyen, T. H. Nguyen, T. N. H. Pham等人,“Autodock vina采用更精确的结合姿势,但autodock4形成更好的结合亲和力。”化学信息与模型学报第60卷,no。1, pp. 204-211, 2019。视图:出版商的网站|谷歌学者
  29. H. Gohlke, M. Hendlich和G. Klebe,“预测蛋白质-配体相互作用的基于知识的评分函数”,分子生物学杂志,第295卷,no。2,第337-356页,2000。视图:出版商的网站|谷歌学者
  30. A. P. Singh, A. Kumar和V. Srivastava,“针对寨卡病毒NS3潜能的抗病毒药物的硅分子对接”,国际科学与创新研究杂志, vol. 5, pp. 37-40, 2017。视图:谷歌学者

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