甾醇14α-去甲基化酶(Sterol 14a-demethylase.P450_14DM，CYP51)是生物甾醇合成过程中的一个关键酶，属于细胞色素P450超家族，催化甾醇前体14α-甲基羟基化反应。大多数甾醇如胆固醇(动物)、麦角甾醇(真菌)和谷甾醇(植物)都是质膜的组分，甾醇的缺乏导致膜结构和功能消失，故CYP51作为生物甾醇合成过程中的一个关键酶，成为降胆固醇药物、抗真菌药物和除草剂作用的重要靶标。化学加——科学家创业合伙人，欢迎下载化学加APP关注。

为了发现结构新颖、药效高、作用机制独特的新型CYP51抑制剂，利用计算机辅助药物设计方法理论设计并合成了34个结构新颖的4H-吡喃[3,2-c]吡啶衍生物，所有目标化合物通过¹H NMR，¹³C NMR，HR-MS，IR进行结构表征，并对化合物5b进行了单晶培养，通过X-ray对化合物5b结构进行了鉴定。随后34种目标化合物对5种植物病原真菌进行活性测试，结果表明大多数化合物在16 mg/mL的浓度下对五种真菌具有显著的杀菌活性，其中化合物7a、7b和7f表现出优异的抑菌活性。进一步活性测试研究发现化合物7a、7b和7f对番茄灰霉病菌的EC₅₀值分别为0.326 mg/mL、0.530 mg/mL和0.610 mg/mL，抗菌活性优于氟环唑(EC₅₀ = 0.670 mg/mL)。使用SEM和TEM对菌丝与细胞进行了观察，结果发现化合物7a和7b具有比阳性对照更好的作用效果，如图1所示。

图1

为了发现植物病原真菌中潜在的甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)，课题组首次对植物病原真菌进行了酶的提取，随后进行酶活性测试，结果表明它们对CYP51的IC₅₀值分别为0.377、0.611和0.748 mg/mL，具有比氟环唑更好的抑制活性(IC₅₀ = 0.802 mg/mL)。此外，蛋白质荧光猝灭实验结果与上述实验结果一致。我们对部分目标化合物进行了细胞毒性测试，结果表明测试化合物均未表现出显著地毒性，如图2所示。

图2

最后，利用计算机模拟技术对小分子与靶蛋白进行了分子作用机制研究，分子对接研究结果表明化合物7a具有比阳性对照更强的亲和力，分子动力学模拟表明目标化合物具有比阳性对照更强的∆G_bind(kcal/mol)，如图3所示。这些结果表明该类化合物可能是一类具有潜在商业价值的生物活性候选药物，将来可能作为潜在商业化的DMIs。

文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c00032

图3

该项研究得到四川省自然科学基金青年基金（24NSFSC5443）和西华大学博士科研启动金（Z222089）的资金支持。

严映坤，博士，硕士研究生导师，中共党员，2022年6月毕业于中国科学院大学，获理学博士学位，2022年7月-至今，西华大学理学院讲师。主要从事新型药物设计合成、活性及作用机制研究，有机合成方法学等。主持四川省自然科学基金青年项目1项，西华大学博士人才引进项目1项，近年来，以第一作者/通讯作者再《Journal of Medicinal Chemistry》《European Journal of Medicinal Chemistry》《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《Pest Management Science》等发表SCI学术论文10余篇。

唐孝荣教授：西华大学理学院化学系教师，硕士研究生导师，四川大学农学博士，主要从事天然产物化学与植物源农药、农药的作用机制以及农药制剂的研究，近年来，在《Journal of Medicinal Chemistry》《European Journal of Medicinal Chemistry》《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《Pest Management Science》等国内外药物化学领域权威期刊累计发表SCI学术论文30余篇，申请国内授权发明专利40余项，主持四川省科技厅、四川省教育厅，成都市科技厅、教育部春晖计划、企事业委托等项目8项。

李唯一教授：四川大学博士，西华大学理学院化学系教师，硕士生研究生导师。主要从事化学反应机理、分子结构与活性、催化剂分子设计等方面的理论研究工作。近年来，作为第一作者及通讯作者在《Journal of Catalysis》、《Catalysis Science & Technology》、《Organic Chemistry Frontier》、《Inorganic Chemistry》等期刊发表SCI收录论文30余篇。作为项目负责人主持国家自然科学基金（青年基金）、四川省教育厅基金、省部级学科平台开放课题、西华大学校重点基金等6项科研课题。