课题基金基金详情
基于常山酮骨架的新型AARS抑制剂的设计及抗菌机制研究
结题报告
批准号:
81773636
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.5 万元
负责人:
周晖皓
依托单位:
学科分类:
H3407.药物设计与药物信息
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈浩、刘琦、程宝、罗志腾、陈冰怡、黄晓杰、罗思婷
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
细菌对现有抗生素的耐药性日趋严重,亟需研发新机制和新骨架的抗菌药物。氨酰tRNA合成酶(AARS)是蛋白质合成通路的一组关键酶,被证实是抗耐药菌的有效靶标。前期研究中,我们发现脯氨酰tRNA合成酶(ProRS)的抑制剂常山酮具有新颖的“ATP辅助的tRNA-氨基酸双位点抑制”机制,揭示tRNA结合位点是新的可药位点。基于AARS家族成员间的相似性,本项目拟将常山酮的羟基哌啶环(模拟脯氨酸)替换为其它氨基酸或模拟结构,设计、合成其它AARS成员的tRNA-氨基酸双位点抑制剂;在此基础上,共价连接新抑制剂与ATP类似物,进而合成全新的tRNA-氨基酸-ATP三位点抑制剂;利用靶标-抑制剂共晶结构指导抑制剂的结构优化;开展抑制剂抗菌活性评价与作用机制研究。本项目的实施,将基于常山酮骨架发展出AARS家族的多种新型抑制剂,获得具有开发前景的先导化合物,为研发靶向AARS家族的抗菌新药打下基础。
英文摘要
Antibiotic resistance is growing very fast, and new antibacterial drugs with novel mechanisms and scaffolds are urgently needed. Aminoacyl-tRNA synthetases (AARS) are a group of essential enzymes for protein synthesis, and they are a class of validated antibacterial drug targets. In previous studies, we found that the halofuginone inhibits prolyl-tRNA synthetase (ProRS) through a novel "ATP-dependent tRNA-amino acid dual-site inhibition" mechanism, revealing that the binding pocket of the tRNA 3'-end is a new druggable site. Based on the similarity across AARS family, herein we plan to substitute the hydroxypiperidine ring (mimic of substrate proline) of halofuginone with other L-amino acids or amino acid analogs, to design and synthesize new tRNA-amino acid dual-site inhibitors for other AARS family members. After that, we will covalently link the new synthesized inhibitors with ATP analogs to generate novel tRNA-amino acid-ATP triple-site inhibitors. These new inhibitors will be further optimized under the guidance of target-inhibitor cocrystal structures, and their antibacterial activity and mechanisms will also be studied. This project will create a class of new AARS inhibitors based on the molecular scaffold of halofuginone, and produce one or more promising lead compounds, which will pave a road for developing AARS-targeted new antibacterial drugs.
氨酰tRNA合成酶(AARS)是蛋白质生物合成通路中的关键酶家族,是具有重要潜力的抗菌药物靶标。项目负责人前期的研究发现,中药活性成分衍生物常山酮通过一种新颖的“ATP辅助的tRNA-氨基酸双位点抑制”机制,高效抑制真核生物脯氨酰tRNA合成酶(ProRS),首次证实大分子底物tRNA在AARS上的结合位点也具有发展小分子抑制剂的潜力。在此基础上,本项目开展了以下研究并取得相应进展:1)运用基于片段的靶标跃迁策略,将常山酮的羟基哌啶环替换为苏氨酸及其类似物,设计、合成了靶向细菌苏氨酰tRNA合成酶(ThrRS)的一类新型抑制剂,展现出较好靶标抑制活性和体外抗菌潜力,并通过共晶结构和生化实验阐明了其作用机制。2)基于细菌ProRS活性位点的结构特征,设计、合成了具有良好抗菌活性的常山酮新衍生物,并通过共晶结构揭示了新衍生物抑制细菌ProRS的结构机制,为进一步的抗菌药物设计提供了基础。3)阐明了雷弗霉素A抑制IleRS的作用机制,首次揭示了I型AARS成员的tRNA位点的可靶性;解析了首个细菌特异型GlyRS的三维结构,发现其HD结构域的保守口袋是化学干预AARS-tRNA相互作用的潜在可药位点。本项目的研究,将常山酮的独特抑制机制推广到了以ThrRS为代表的AARS家族其它成员,并且进一步在多个AARS成员上揭示了tRNA结合位点的可靶性,为靶向AARS的抗菌新药发现提供了新思路。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Identification of new building blocks for discovering GyrB inhibitors by fragment screening
通过片段筛选鉴定用于发现 GyrB 抑制剂的新构建模块
DOI:--
发表时间:2021
期刊:Bioorganic Chemistry
影响因子:5.1
作者:Ying Yu;Junsong Guo;Zhengjun Cai;Yingchen Ju;Jun Xu;Qiong Gu;Huihao Zhou
通讯作者:Huihao Zhou
Structural and biochemical characterization of SbnC as a representative type B siderophore synthetase
SbnC 作为代表性 B 型铁载体合成酶的结构和生化特征
DOI:10.1021/acschembio.0c00523
发表时间:2020
期刊:ACS Chemical Biology
影响因子:4
作者:Jieyu Tang;Yingchen Ju;Jingwei Zhou;Junsong Guo;Qiong Gu;Jun Xu;Huihao Zhou
通讯作者:Huihao Zhou
Structural Insights into Substrate Recognition and Activity Regulation of the Key Decarboxylase SbnH in Staphyloferrin B Biosynthesis.
葡萄球菌铁蛋白 B 生物合成中关键脱羧酶 SbnH 的底物识别和活性调节的结构见解。
DOI:10.1016/j.jmb.2019.10.009
发表时间:2019
期刊:Journal of Molecular Biology
影响因子:5.6
作者:Tang Jieyu;Ju Yingchen;Gu Qiong;Xu Jun;Zhou Huihao
通讯作者:Zhou Huihao
Inhibitory mechanism of reveromycin A at the tRNA binding site of a class I synthetase.
白藜芦醇 A 对 I 类合成酶 tRNA 结合位点的抑制机制
DOI:10.1038/s41467-021-21902-0
发表时间:2021-03-12
期刊:Nature communications
影响因子:16.6
作者:Chen B;Luo S;Zhang S;Ju Y;Gu Q;Xu J;Yang XL;Zhou H
通讯作者:Zhou H
Structure-guided optimization and mechanistic study of a class of quinazolinone-threonine hybrids as antibacterial ThrRS inhibitors
一类喹唑啉酮-苏氨酸杂化物作为抗菌 ThrRS 抑制剂的结构引导优化和机理研究
DOI:10.1016/j.ejmech.2020.112848
发表时间:2020-12-01
期刊:EUROPEAN JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
影响因子:6.7
作者:Guo, Junsong;Chen, Bingyi;Zhou, Huihao
通讯作者:Zhou, Huihao
靶向I型AARS的tRNA结合位点的抗菌先导化合物的发现研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    周晖皓
  • 依托单位:
病原菌对莫匹罗星耐药性的结构生物学机制及抗耐药菌新型莫匹罗星衍生物的发现
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    周晖皓
  • 依托单位:
国内基金
海外基金