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几类新型稻瘟菌FBA-Ⅱ抑制剂的活性分析及结合模式研究认领

作者：

黄玉华

学位授予单位：

华中师范大学

摘要：

稻瘟菌是三大农作物真菌之一,水稻感染稻瘟菌后会导致水稻减产,研究表明,大量杀菌剂的使用已引起真菌的抗药性。果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是糖代谢过程中重要的催化酶,在稻瘟菌的生长中起重要的作用。大量文献表明,抑制FBA的活性可以抑制生命体糖代谢的过程,从而可以抑制稻瘟菌的生长。基于这一思路,本文首先建立了稻瘟菌Ⅱ型果糖1,6-二磷酸醛缩酶(Mg-FBA-Ⅱ)的活性测试体系,表达纯化了 24个突变体蛋白。在此基础上,以Mg-FBA-Ⅱ为靶标,筛选了三类新型抑制剂,系统分析了抑制剂的活性与结构的关系,同时运用分子对接和定点突变技术对抑制剂与蛋白的结合模式进行了研究。主要内容包括以下几方面:(1)测试评估了 N-取代苯基-1,2,3-三唑乙酰胺类(N系列)化合物对Mg-FBA-Ⅱ的生物活性,发现活性最好的化合物为N11,其IC50=4.81±0.20 μM。通过测试抑制剂与FBP的关系发现这类化合物为非竞争性抑制剂。因此,首先预测了其作用位点,再运用分子对接技术,探究了抑制剂与蛋白的结合模式。关键氨基酸突变体的Ki值与分子对接预测结果的一致性进一步验证了这一结合模式的正确性。因此本文在Mg-FBA-Ⅱ上发现了一类非竞争性抑制剂,并成功找到了其作用位点,同时探究出了抑制剂与靶蛋白的结合模式,为Mg-FBA-Ⅱ非竞争性抑制剂的设计提供指导。(2)测试评估了 N-苯基-N'-芳甲酰基硫脲类化合物(L系列)对Mg-FBA-Ⅱ及稻瘟菌菌体的抑制活性,发现这类化合物对Mg-FBA-Ⅱ和稻瘟菌菌体都具有较好的抑制活性。通过分子对接和定点突变技术探究了抑制剂与靶蛋白的结合模式。在此基础上,进一步修饰改造获得了活性最好的化合物L15(EC50=0.4±0.03 ppm),其抑菌活性已经接近于商品化药物烯唑醇(EC50=0.25±0.02 ppm),比另一个商品化药物三唑酮(EC50=6.4±0.30 ppm)的抑菌活性高出一个数量级。因此,本文找到了一类以Mg-FBA-Ⅱ为靶标,在菌体上与商品化药物烯唑醇的抑制效果相近的新型抑制剂先导化合物。(3)异硫氰酸酯类化合物是一类天然产物,据相关报道,这类化合物在抗癌和抗真菌上都具有良好的效果,但其是否具有抑藻效果,目前为止还没有相关的报道。因此本课题组合成了一系列此类化合物(SF系列),在本文中测试了该类化合物对Mg-FBA-Ⅱ和稻瘟菌菌体的生物活性,发现该类化合物对Mg-FBA-Ⅱ和稻瘟菌菌体的抑制效果并不理想。为探究这类天然产物是否具有抑藻活性,测试了其对集胞藻PCC 6803的生物活性,发现活性最好的化合物为SF10(EC50=0.34±0.054 μM),其抑藻活性比CuSO4(EC50=1.70±0.19 μM)约高出5倍。为了寻找这类化合物的作用靶标,测试了 SF10在PSBI(FBP的过量表达酶)和PSBⅡ(FBA的过量表达酶)上的EC50,结果显示,与藻体相比SF10在这两个过量表达酶上的抑制效果仅变化了 3-4倍,说明这类化合物不是作用在这两个靶标上,其作用靶标还需要进一步进行寻找。

摘要译文

关键词：

稻瘟菌; Ⅱ型果糖1,6-二磷酸醛缩酶; 非竞争性抑制剂; 集胞藻PCC6803

学位年度：

2019

学位类型：

硕士

学科专业：

物理化学

导师：

任彦亮

中图分类号：

TQ455[杀菌剂⑨]

学科分类号：

081702[化学工艺];090403[农药学]

D O I：

10.27159/d.cnki.ghzsu.2019.002701