Sulfonylurea类ALS/AHAS抑制剂作用方式的分子对接研究和新抑制剂的虚拟筛选

采用Dock5和Autodock3的组合,从乙酰乳酸合成酶(ALS)的晶体结构出发,对五个磺酰脲分子和三个类磺酰脲分子与ALS的相互作用方式进行了详细的分子对接研究,并结合对ALS与氯嘧磺隆(类磺酰脲)共结晶的复合物晶体结构的分析得出了一个简化的药效团模型,与前人利用其它手段得到的药效团模型一致.结合此药效团模型并根据sulfonylurea类分子与ALS的作用机理,我们对425个具有不同除草和杀虫作用的已知农药和ALS进行了分子对接研究和筛选,从中发现了一些可能对ALS有抑制作用的农药分子.此结果可以很好地解释这类农药的结构和活性的关系,对设计、开发新ALS抑制剂的先导化合物提供依据和指导.

Bioisosterism between Sulfonyl Group and Phosphoryl Group-The Synthesis of New ALS Inhibitors N-(Arylamino Hydroxyl Phosphoryl)-N'-(4,6-Dimethoxypyrimidine-2-yl)ureas

In view of the isosterism of sulfonyl group (-SO2-) and phosphoryl group [-P(O)(OR)-,R=H, CH3, C2H5, etc], a new type of ureas, that is, N-phosphoryl-N'-(4,6-dimethoxypyrimidin-2yl) ureas 2 were synthesized and shown to be a new class of acetolactate synthase (ALS) inhibitors.

Bioisostere of Sulfonyl Moiety-The Synthesis of New ALS Inhibitors N-(Asymmetry Disubstituted Phosphoryl)-N'-(4,6-dimethoxypyrimidin-2-yl) Ureas

In view of the isosterism of the sulfonyl (-SO2-) and phosphoryl groups [-P(O)(OR)-,R=H, CH3, C2H5, etc], two new types of ureas, N-(N-aryl-O-alkyl phosphoryl)-N'-(4, 6-dimethoxypyrinddin-2-yl) ureas 2 and N-(N-aryl-N-alkyl phosphoryl)-N'-(4, 6-dimethoxy pyrimidin-2-yl)ureas 3, were synthesized by treating N- (arylandnochlorophosphoryl ) - N'- (4, 6-dimethoxypyriAndinyl-2-) ureas 4 with alcohols or amines. Compounds 4 were obtained by reactingdichlorophosphoryl isocyanate with 4,6 - di meth oxy- 2-aminopyrimidine, and then with aromaticamines. The enzyme tests (in vitro) indicated that compounds 2 and 3 were two novel classes ofacetolactate synthase (ALS) inhibitors, which showed that the phosphoryl group, [-P(O)(OR)-], or[-P(O)(NHR)-], was a good bioisostere of the sulfonyl group (-SO2-) in sulfonylurea.

Target Site-Based Resistance to ALS Inhibitors, Glyphosate, and PPO Inhibitors in an <i>Amaranthus palmeri</i>Accession from Mississippi

Extensive acceptance of glyphosate-resistant (GR) row crops coupled with the simultaneous increase in glyphosate usage has sped the evolution of glyphosate resistance in economically important weeds. GR Amaranthus palmeri populations are widespread across the state with some exhibiting multiple resistance to acetolactate synthase (ALS) inhibiting herbicides such as pyrithiobac. A GR and ALS inhibitor-resistant accession was also resistant to the protoporphyrinogen oxidase (PPO) inhibiting herbicide fomesafen. The PPO inhibitor resistance profile and multiple herbicide resistance mechanisms in this accession were investigated. In addition to fomesafen, resistance to postemergence applications of acifluorfen, lactofen, carfentrazone, and sulfentrazone was confirmed. There was no resistance to preemergence application of fomesafen, flumioxazin, or oxyfluorfen. Molecular analysis of the ALS gene indicated the presence of point mutations leading to single nucleotide substitutions at codons 197, 377, 574, and 653, resulting in proline-to-serine, arginine-to-glutamine, tryptophan-to-leucine, and serine-to-asparagine replacements, respectively. The resistant accession contained up to 87-fold more copies of the EPSPS gene compared to a susceptible accession. A mutation leading to a deletion of glycine at codon 210 (ΔG210) of PPO2 gene was also detected. These results indicate that the mechanism of resistance in the Palmer amaranth accession is target-site based, i.e., altered target site for ALS and PPO inhibitor resistance and gene amplification for glyphosate resistance.

新型取代苯甲酰胺类化合物的合成及对AHAS酶的抑制和除草活性

在对乙酰乳酸合成酶(AHAS)抑制剂进行生物合理设计的基础上,分别以4-氟-3硝基苯胺和2-胺基-5硝基苯腈为原料,合成了8个苯磺酰胺基苯甲酰胺类化合物和7个双苯磺酰胺基苯甲酰胺类化合物,其结构通过核磁共振谱、质谱、红外光谱及元素分析验证.初步的生物活性测定结果表明,部分化合物在体内和体外均具有一定的生物活性,其中化合物4c,4d和7c在100μg/mL浓度下对拟南芥AHAS的抑制率分别为66%,76%和68%,而化合物4a,4c,7a和7b在100μg/mL浓度下对油菜根长的抑制率分别为76%,70%,89%和82%.研究结果为进一步设计合成潜在的AHAS抑制剂提供了有益参考.

一些吲哚二酮类衍生物的合成及对AHAS的抑制活性

基于一些新结构特征的AHAS抑制剂,设计并合成了一系列吲哚二酮类化合物.初步的生物活性测试结果表明,所合成的化合物在体内和体外均具有一定的生物活性,其中,化合物13在100μg/mL浓度下对AHAS的抑制达到85%,化合物7(平皿法)在100μg/mL浓度条件下对油菜胚根生长抑制率可达84.7%,是一类未见文献报道的结构新型的AHAS抑制剂,有望为进一步设计合成更高活性的化合物提供参考.

DISCO法构建ALS抑制剂与受体作用的药效团模型

在受体 ALS三维结构未知的情况下，利用距离比较法 (DISCO)对四个结构特征差别较大的 ALS抑制型除草剂进行了研究，构建了该类除草剂与受体作用的可能的药效团模型，为进一步设计开发新型的 ALS抑制剂及模拟靶蛋白的活性空腔提供有意义的参考 .

距离比较法(DISCO)构建ALS抑制剂药效团模型

在乙酰乳酸合成酶 (ALS)三维结构未知的情况下 ,利用距离比较法 (DISCO) ,将 10个结构特征具有代表性的ALS抑制剂的分子构象进行叠合 ,建立了可能的药效团模型 ,并初步验证了模型的可靠性 .

新型乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂的研究进展

ALS抑制剂不仅具有超高除草活性 ,而且这类除草剂对人和动物十分安全 ,近年来 ,ALS抑制剂的研究一直是除草剂开发中的热点。综述了近十多年来 ALS抑制剂的研究和应用进展。

基于药效团模型设计合成新型ALS抑制剂

以 ALS抑制剂药效团模型为基础建立了提问结构 ,将药效团模型中的生物结构信息输入到多种小分子三维结构数据库 ( NCI-3 D和 ACD-3 D数据库 )中 ,分别搜寻出 1 0 0多个符合特征结构信息的全新结构候选化合物 .以这些命中结构的分子特征信息为基础设计合成了一系列新型的 ALS抑制剂 ,初步生物活性测试结果表明 ,预期有生物活性的化合物显示出一定的

两株抗乙酰羟酸合酶类除草剂克雷伯氏菌的分离及其AHAS基因ilvIH的克隆

乙酰羟酸合酶(AHAS)是磺酰脲类、咪唑啉酮类、三唑嘧啶类、磺酰胺类和嘧啶水杨酸类等乙酰羟酸合酶抑制剂类除草剂的作用靶标,获得能抗此类除草剂的AHAS突变基因资源具有非常重要的理论和应用价值.本文从长期使用磺酰脲类除草剂的农田土壤中分离到2株抗性细菌HR9和HR11,根据其表型特征、生理生化特性和16SrDNA序列系统发育分析,初步鉴定为克雷伯氏菌(Klebsiella sp.).菌株HR9和HR11对甲磺隆的最高耐受浓度分别达到9600μmol/L和8200μmol/L,且对各种乙酰羟酸合酶抑制剂类除草剂具有交叉抗性.利用PCR技术从HR9、HR11和实验室保存的一株除草剂敏感型克雷伯氏菌LB-2的总DNA中克隆到编码AHAS的基因ilvIH,其中ilvI编码大亚基即催化亚基,ilvH编码小亚基即调节亚基.比对结果表明,菌株HR11与菌株HR9的ilvI有6个位点的氨基酸存在差异,HR9、HR11与LB-2的ilvI各有20和16个位点的氨基酸存在差异.

3位苯甲酰腙和亚氨基取代硫脲取代的吲哚满二酮衍生物的合成及对AHAS的抑制活性

基于前期生物设计AHAS抑制剂的研究,设计合成了15个吲哚满二酮类衍生物,其中9个为新化合物,其结构均经过1H NMR,MS和元素分析确证,并对所有化合物进行了离体和活体活性测试.实验结果表明,这类化合物在体内和体外均具有一定的生物活性,在离体活性测试中,所有化合物在100μg/mL浓度下对拟南芥AHAS均表现出明确的抑制活性,其中化合物4d,4e,5a和5f在10μg/mL浓度下仍然对AHAS表现出45%以上的抑制率,但此类化合物除草活性普遍较差.

ALS酶抑制剂的设计合成及生物活性研究(X)磺酰脲和三唑并嘧啶磺酰胺除草剂的定量构效关系研究(英文)

利用 Hansch方法定量地研究了 2 0种磺酰脲和 16种嘧啶磺酰胺除草剂的结构与活性间关系。结果表明这两类化合物的构效关系是一致的 ,这意味着它们能作用于靶标的同一部位。影响化合物活性的主要因素是分子的电性 ,它们与受体作用时具有一个最佳电性值 (Σσ或 p Ka)。

具有除草活性的AHAS抑制剂小分子的研究进展

乙酰羟酸合成酶(AHAS)抑制剂是上世纪80年代开发兴起的一种新型除草剂,具有广谱、高效、低毒等特点,现已被广泛应用于田间的杂草防治.近年来,基于乙酰羟酸合成酶为靶标的抑制剂被大量开发.现将从抑制剂分子结构与生物活性方面概述磺酰脲类、三唑并嘧啶类、嘧啶水杨酸类以及三唑啉酮类等AHAS抑制剂的发展过程与研究进展.

以ALS为靶标的新型除草剂的分子设计、合成及生物活性研究(Ⅵ)——嘧啶(硫)醚类除草剂的电子结构研究及新型除草剂的分子设计

从量子药理学的角度，对嘧啶（硫）醚类化合物的电子结构进行了量子化学研究．结果表明，在高活性分子的嘧啶环周围存在一个大的电负性区域，其除草活性与杂环部分的电荷转移能力有关．在上述结果的基础上，设计并合成了一类结构新颖的除草剂．生测结果表明，所设计的化合物具有很好的除草活性，其中化合物ｂ的ｐＩＣ５０达到７以上．

ALS抑制剂合理分子设计的研究进展

以乙酰乳酸合成酶为靶标合理设计开发新型超高效除草剂是当前除草剂化学研究中的重要领域.结合本课题组的研究工作,从ALS抑制剂的结构特征、分子力学与量子化学研究、定量构效关系(QSAR)与三维定量构效关系(3D-QSAR)研究、非线性QSAR研究以及新型除草剂的分子设计等几个方面对该领域的研究现状进行了总结报道,并对该领域的发展前景及存在的问题进行了展望.

淮麦44小麦对3种ALS抑制剂类除草剂的耐受性

小麦品种对除草剂的不同耐受性是导致药害发生的原因之一。采用室内种子和整株测定法与田间试验,测定了淮麦44对3种ALS抑制剂类除草剂甲基二磺隆、啶磺草胺、氟唑磺隆的耐受性。结果表明,淮麦44对3种ALS抑制剂类除草剂的耐受性随着作物的生育期不同而不同。随着作物生长,淮麦44对甲基二磺隆的耐受性在越冬期显著增强,在早春分蘖期显著下降。对啶磺草胺、氟唑磺隆的耐受性随着小麦的生长而显著增强,其中对氟唑磺隆的耐受性增加最明显。在淮麦44种植区域,使用ALS抑制剂类除草剂来防除麦田杂草,可以在小麦生长的早期到越冬期施用甲基二磺隆和啶磺草胺,禁用氟唑磺隆;在淮麦44早春分蘖期,可使用啶磺草胺、氟唑磺隆除草,减少甲基二磺隆的使用。

Efficiency of Chalcone Compounds Inhibitors for Acid Corrosion of Al and Al-3.5Mg Alloy

Corrosion inhibition of Al and Al-3.5Mg alloy by organic compounds, namely chalcones in hydrochloric acid solutions has been investigated by rapid polarization technique and weight loss method. Polarization measurements show that, the inhibitors act cathodically both in case of Al and Al-3.5Mg alloy. It was found from the weight loss measurements that, the inhibition efficiency depends on the substituent in the chalcone compound. The relative inhibitive efficiency of these compounds has been explained on the basis of structure dependent electron donor properties of the inhibitors and the metal inhibitor interaction on the surface. The inhibition efficiency ranges from 16 to 64% for Al and from 30% to 91% for Al-3.5Mg alloy

吡啶类缓蚀剂及其在Al(111)表面吸附行为的密度泛函理论分析

利用密度泛函理论方法研究了3种吡啶类缓蚀剂分子(吡啶、3-甲基吡啶和4-甲基吡啶)的反应活性及溶剂条件下在Al(111)表面的吸附行为。分子反应活性的量化计算结果表明,3种缓蚀剂分子的前线轨道均分布在吡啶环上,亲核和亲电活性中心均位于吡啶环的N原子上。分子与Al表面吸附的量化计算结果表明,3种分子均能与Al(111)面发生化学吸附,吸附强度顺序与实验测得的缓蚀效率顺序相一致,且缓蚀剂分子与Al(111)面的相互作用是由成键原子的轨道杂化所致。此外,3-甲基吡啶和4-甲基吡啶两个分子还能平行于Al(111)面发生物理吸附。

降速剂及其作用位点对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律

为研究降速剂对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律,将典型季铵盐和金刚烷衍生物两种高效降速剂引入核壳结构铝基复合颗粒Al@HMX和AP@Al,使其分别作用于HMX颗粒内部和AP颗粒表面,制备了4种含降速剂的铝基复合颗粒(Al/A@HMX,Al/B@HMX,AP@Al/A和AP@Al/B);采用扫描电子显微镜对样品形貌进行了表征;采用高速红外相机拍摄推进剂燃烧过程的火焰红外照片,并对推进剂的爆热、密度、点火延迟时间和燃速进行了测试。结果表明,加入惰性降速剂会导致推进剂爆热降低,而Al@HMX复合颗粒能部分抵消这一现象,使推进剂爆热值增加了338 J/g;降速剂能够抑制AP和HMX的热分解过程,使达到AlO辐射峰值前维持低强度的“平台段”;而引入Al@HMX后,推进剂的点火延迟时间比基础配方减小49.4%;在10~20 MPa范围内两种降速剂均能有效降低推进剂燃速,在此基础上采用Al@HMX可使含季铵盐丁羟四组元推进剂20 MPa下的燃速降低7.1 mm/s(38.4%),压强指数降至0.25;当降速剂作用于AP表面时,含质量分数1%季铵盐的推进剂在20 MPa下燃速可降低5.0 mm/s(27.3%)。