文 |小辛说史
编辑 |小辛说史
苯唑唑是一种与苯环融合的五元恶唑环，已显示出强大的药理活性。为了探索其在农业上的潜在应用，我们合成了五元和六元苯并恶硼衍生物，并对六种常见植物病原真菌进行了体外*菌活性评价。
生物测定结果表明，大多数目标化合物在浓度低于50μg/mL时表现出显著的*菌活性，特别是突出的化合物4b和4e，其显著的*菌活性优于阳性对照。通过分子对接，验证了该活性化合物作为Leucyl-tRNA合成酶的潜在抑制剂的实用价值。
自20世纪中期以来，作物真菌疾病的严重程度和规模不断升级，已成为对全球粮食安全的一个巨大威胁。*菌剂已被证明是减轻病害损害、提高作物产量和提高作物质量的一种有价值的工具。目前，*菌剂的利用被认为是保护植物健康和提高农业生产力的关键组成部分。
*菌剂抗性是现代农业疾病控制中的一个重大挑战。为了克服这一问题，发现新的化合物及其对农业疾病控制的作用模式是一个关键的途径。苯并沙硼唑类由于其多种生物活性，包括抗菌、抗病毒、抗寄生虫、抗癌和抗真菌特性，最近已成为一种很有前途的骨架。
他瓦波勒是苯氧羧酸的突出典范，是一种用于治疗甲真菌病的局部抗真菌药物。它对参与蛋白质生物合成的重要真菌酶亮-tRNA合成酶有抑制作用。抑制LeuRS合成会导致细胞生长停止，甚至细胞死亡，最终导致真菌感染的根除。
7-11AN3661是一种高效的抗疟疾先导化合物，专门针对恶性疟原虫和聚腺苷化特异性因子同源物的亚基，PfCPSF3是参与mRNA加工的关键酶，是疟疾寄生虫生存的关键酶。化合物ZCL039是一种由苯并恶硼类衍生的高效抗肺炎球菌药物，通过抑制肺炎链球菌亮氨基-trna合成酶的活性。
AN2898作为一种抗寄生虫药物，对布鲁氏锥虫的疗效显著。虽然AN2898是一种局部抗炎药物，但是AN2898已经成功地进行了II期临床试验，不过其发展仍有改进和改进的空间。
Crisaborole是一种对磷酸二酯酶-4的有效抑制剂，已被FDA批准用于治疗轻中度特应性皮炎。21AN6426对培养的耐多药恶性疟原虫，特别是W2菌株具有显著疗效。
此外，我们观察到该化合物通过与tRNA形成共价加合物来抑制隐孢子虫和弓形虫中的蛋白质合成，该化合物是由被忽视疾病药物倡议开发的，并已进入II/III期临床试验。
2GSK2251052也称为依博罗，是一种含硼LeuRS抑制剂。盐酸形式的依哌博唑已显示出对主要革兰氏阴性需氧和厌氧病原体以及革兰氏阳性厌氧菌的抗菌活性，目前正在开发用于治疗严重革兰氏阴性细菌感染的治疗方法。
而异核基-tRNA合成酶和Valyl-tRNA合成酶是Ia亚群的成员，被认为是从原始RNA世界过渡过程中进化出来的最早的合成酶之一。这些酶普遍存在在生命的所有领域，对遗传密码的准确翻译至关重要。
CP1结构域促进转移RNA与其特定氨基酸的氨基酰化，从而催化核糖体将RNA翻译为蛋白质所需的关键前体的生物合成。CP1结构域在来自不同物种的leurs之间表现出不同的存在和编辑活性模式。他瓦波勒以真菌LeuRS的CP1结构域为靶点，有效抑制真菌的生理活性。
这一发现为开发对特定靶点具有强*菌活性的药物奠定了坚实的基础。根据AN2690的作用机制，我们利用分子建模软件推导了嗜热菌LeuRS和tRNALeu与AN2690结合的配合物的晶体结构。
迄今为止，大多数苯并恶博啉的研究主要集中在药用应用上，对其在农业中的*菌特性的研究有限。为了开发具有强*菌活性的苯并恶硼化合物，以其为先导结构，合成了由五元和六元苯并恶硼衍生物组成的两系列目标化合物。对合成的化合物的*菌活性、EC50值和构效关系进行了评价，以确定适合农业应用的高效*菌剂。
材料和方法所有试剂和底物均从南京JG-化学技术有限公司商业获得，无需进一步纯化即可使用。采用GF/UV 254硅胶薄层色谱和硅胶柱层析对反应过程和产物纯化进行了评价。熔点采用Buchi M560熔点仪进行测定。
为了启动三步反应，需要遵循一个标准的方案，化合物4a所使用的程序。
利用1H NMR、13CNMR和高分辨率质谱对目标化合物进行了充分的表征。1h核磁共振谱记录在以TMS为内标的Bruker500MHz谱仪DMSance500MHz谱仪上，而13C核磁共振谱记录在Bruker Avance 125 MHz谱仪上获得，也在以TMS为内标的DMSO-d6溶液中。HR-MS光谱使用安捷伦技术6540 UHD Q-TOF LC-MS仪器获得。
将硼氢化钠在0℃下部分加入2-溴苯甲醇和无水甲醇中，缓慢回到室温。采用薄层色谱法监测反应的完成情况。反应完成后，用饱和的氯化铵水溶液淬灭反应混合物。该混合物用乙酸乙酯萃取。34将有机提取物混合，在无水硫酸钠上干燥。粗产物经闪速色谱纯化，得到2-溴苯甲醇为无色油性液体。
如果目标化合物的苯环被多重取代，3-和4-取代苯乙酸的起始物质被还原为醇，碘化，随后被THP基团保护。最后，利用n-BuLi、硼酸三异丙基和盐酸的组合合成了目标化合物。相反，如果苯环是单取代的，则采用正溴苯乙酸作为原料，其余的合成步骤相同。
15 min后，向混合物中加入硼酸三异丙酯，并将所有混合物自然加热至室温。搅拌反应混合物过夜。在反应混合物中加入盐酸，在室温下再搅拌1小时。将淡黄色溶液倒入乙酸乙酯和饱和氯化钠的混合物中，提取并分离有机层。干式无水硫酸钠有机提取物。将有机提取物过滤，滤液减压浓缩，产物用乙酸乙酯/石油醚纯化。
结果表明，苯并布唑化合物对除茄根核菌外的五种真菌均有显著的抑制率。化合物4b在浓度为1 μg/mL的情况下对真菌的抑制率显著，对灰孢霉的抑制率为100%。因此，这一系列化合物为进一步优化结构，开发高效的农业*菌剂提供了一个很有前途的起点。
在浓度为50 μg/mL的情况下，大多数目标化合物对所测真菌病原体表现出完全的抑制作用。五元系列化合物的*菌活性明显优于六元系列化合物。为了研究活性最高的化合物的*菌活性，对化合物4a、4b、4d和4e在10 μg/mL和1μg/mL浓度下进行了试验。
采用雷达图比较评价这四种化合物在10μg/mL下的*菌活性，将选定化合物4b和4e与两种对照药物在10μg/mL下的*菌活性。结果表明，苯并布唑化合物对除茄根核菌外的五种真菌均有显著的抑制率。
化合物4b在浓度为1μg/mL的情况下对真菌的抑制率显著，对灰孢霉的抑制率为100%。因此，这一系列化合物为进一步优化结构，开发高效的农业*菌剂提供了一个很有前途的起点。
选择了6种化合物，并对灰孢菌、茄链霉、刺霉、茄根菌、炭疽菌和叶斑病的EC50值进行了评价，结果发现这些化合物中的大多数对这些真菌有有效的控制。
随后，进一步评价了这些化合物的EC50值，并与二甲酯、波标片和卡苯达津进行了比较。化合物4b对灰霉的EC50值最低，为0.404μg/mL，表明其疗效优于前者。化合物4a、4b、4e和10d的EC50值对所有试验真菌均小于10 μg/mL，具有良好的*菌活性。
Leucyl-tRNA合成酶是氨基酰基-trna合成酶家族的一个成员，广泛存在于原核生物和真核生物中。LeuRS是蛋白质合成中的关键蛋白酶，对维持细胞的基本过程至关重要，在细胞存活中起着关键作用。
配体-受体相互作用的计算是基于几个因素，包括静电、溶剂和范德华力，以及溶剂暴露面积。这些因素被纳入一个考虑整个过程的平均熵变的综合公式，以及由分子力场测试得到的参数γ和δ。由于考虑了多种因素，计算结果具有较高的可靠性。配体与受体之间的相互作用强度由S值反映，S值为负。S值越小，说明两个分子之间的相互作用越强。
为了准确地量化单个配体的两种不同空间结构之间的区别，采用了均方根偏差每个配体的RMSD值，由N个测试原子组成，可以计算其两种不同的构象。
设pi表示构象P的第i个原子，设qi表示构象q对应的第4个原子。原子的笛卡尔坐标用x、y、z表示。如果Q是晶体结构，则均方根偏差度量构象P和晶体结构之间的差异。RMSD值越小，表明模拟计算结果与实验测定结果越接近。
根据数据分析，分子对接与*菌活性测试结果之间有很强的相关性。大多数化合物的S值低于8，RMSD值小于3，表明目标LeuRS与本研究研究的合成化合物之间具有特殊的结合亲和力。
值得注意的是，目标化合物4e和4g与Tyr332苯环表现出明显的π-H相互作用，而苯并恶硼氧原子在两种化合物中均与Thr247、Thr248和Arg346形成氢键。重要的是，光谱学研究重申了目标化合物与LeuRS的强结合能力。进一步强化了这一发现，突出了化合物4e和4g在分子对接过程中发挥的中心作用。
与其他取代基相比，含有F或Cl取代基的苯环的目标化合物具有更高的*菌活性。化合物4b和5c的效果分别优于4h和5h。此外，研究还发现电子吸收基团比供电子基团更有效。
在某些病原真菌中，苯环上的单取代化合物比非取代化合物具有更好的*菌活性。4b和4g比4f更有效，5b优于5j。其次，合成的五元系列化合物的*菌活性优于六元系列化合物。这一发现可能是由于所测的六元系列化合物的EC50值普遍高于五元系列化合物。
为了发现具有强*菌活性的化合物，我们合成了两系列高效的他瓦波拉衍生物。*菌活性测定结果表明，这些化合物大部分具有显著的*菌活性。其中，我们选择了6种化合物，并测定了它们对6种不同真菌的EC50值。
在50 μg/mL的浓度下，大多数化合物对被测试的病原体表现出完全的抑制作用。因此，我们选择了几种化合物，以及奥斯托尔、波斯卡利德和卡苯达嗪，以进一步测试它们的EC50值。为了研究目标化合物的构效关系，我们进行了分子对接来评估它们与LeuRS的结合能力。
所有目标化合物均表现出显著的*菌活性。目前正在对属于这类化合物的类似物进行进一步的结构优化。
事实上，探索苯并恶硼类药物通常具有较高的*菌活性，为开发急需的广谱农业*菌剂提供了一条很有前途的途径。这一事实突出了苯并恶硼体系作为研究化合物*菌活性的关键元素的重要性，并为高效硼基*菌药物的开发提供了潜在的新方向。
