靶向NDM-1锌离子或氨基酸残基的分子集设计合成及其逆转超级细菌耐药性研究
批准号:
82104067
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
金文彬
依托单位:
学科分类:
药物设计与药物信息
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
金文彬
中文摘要
新德里金属-β-内酰胺酶(NDM-1)催生超级细菌,它几乎能水解所有的β-内酰胺类抗生素。因NDM-1亚种多样且活性囊腔宽泛表浅不利于配体结合,目前临床尚无药物使用。因此,研发高效低毒的NDM-1抑制剂逆转超级细菌耐药性成为抗菌感染的研究重点。本项目基于前期研究发现的安全高效的NDM-1抑制剂包括Ebs类似物、生物电子等排体Ebsulfur衍生物、吡咯烷类衍生物以及AMA衍生物,结合NDM-1与hAMP的共晶结构信息,利用虚拟分子对接,创新设计靶向NDM-1锌离子或重要氨基酸残基的分子集,并评价其是否为安全高效的NDM-1抑制剂,是否能够体外、体内逆转NDM-1高表达大肠杆菌Tg1对MEM的耐药性。本项目将确证小分子与NDM-1之间的物理化学作用,明确小分子的NDM-1酶活性调控机制,为NDM-1抑制剂的设计提供理论支持,为开发临床用NDM-1抑制剂,恢复经典抗生素杀菌活性奠定物质基础。
英文摘要
New Delhi metal-β-lactamase (NDM-1) promotes the growth of superbugs, which can hydrolyze almost all β-lactam antibiotics. Due to the diverse subspecies of NDM-1 and the wide and superficial active sites hard to ligand binding, so there is currently no drugs in clinic. Therefore, the development of highly effective and low-toxic NDM-1 inhibitors to reverse the resistance of superbugs has become the focus of research on antibacterial infections. Based on the strcutures of well-known NDM-1 inhibitors including Ebs analogs, Ebsulfur derivatives, pyrrolidine derivatives and AMA analogues, combined with the crystal structure information of NDM-1 and hAMP, using virtual Molecular docking, well-designed molecular set targeting NDM-1 zinc ions or important amino acid residues will be synthesized and evaluated whether they are safe and efficient NDM-1 inhibitors, and whether it can reverse the resistance of MEM by NDM-1 positive E. coli Tg1 in vitro and in vivo. This project is carried out to confirm the physical and chemical effects between small molecules and NDM-1 protein, to clarify the regulation mechanism of small molecule on NDM-1 enzyme and to provide theoretical support for the design of NDM-1 inhibitors. This project can lay the material foundation for the development of NDM-1 inhibitors in clinic use to restore the bactericidal activity of classic antibiotics.
本项目设计合成靶向NDM-1锌离子或氨基酸残基的分子集,并研究其逆转超级细菌耐药性的机制。项目执行期间,按计划完成了四个不同分子系列的设计、合成、体外和体内活性评价等关键任务,确保了项目的顺利推进。其中以FDA批准药物卡托普利为基本结构,以反式阿魏酸为原料以全合成的方式合成了全新未经报道的17个吡咯烷衍生物,并与临床分离携带NDM-1基因的肺炎克雷伯菌及携带KPC-2基因的革兰氏阴性大肠杆菌测试了体外抗菌活性。以伊布硒啉为基本结构, 用邻氨基苯甲酸甲酯为原料,用全合成的方式合成了39个伊布硒啉衍生物, 其中25个是未经报道的全新化合物,所有化合物均与临床分离携带NDM-1基因的肺炎克雷伯菌及携带KPC-2基因的革兰氏阴性大肠杆菌测试了体外抗菌活性。以FDA批准药物氨曲南为基本结构,设计合成单环β-内酰胺衍生物30个,所有化合物均与临床分离携带NDM-1基因的肺炎克雷伯菌及携带KPC-2基因的革兰氏阴性大肠杆菌测试了体外抗菌活性。以伊布硒啉为模板,用全合成的方式合成了15个异噻唑啉酮衍生物,在抗菌药物敏感性测试中使用了包括MRSA在内的5种ATCC菌株,同时进一步测定了它们在我们内部收集的5种革兰氏阴性CRE菌株包括大肠杆菌、弗氏梭菌、从浙江省嘉兴市第二人民医院患者中临床分离出的阴沟大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和摩根支原体菌株等,并使用BALB/c小鼠感染模型测定了体内疗效。
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