抗结核筛选化合物库

基于结构的药物设计（SBDD）最合适的策略是识别和开发针对结核分枝杆菌的独特蛋白质的新药物，这些蛋白质参与了分枝杆菌内最基本的过程，保持了最大的保守性，同时在人类和动物中没有直接同源物。这种方法提高了克服与抑制宿主的相似蛋白质靶点相关的副作用的机会。
1.2D相似性的抗结核化合物库

该库是通过对23,734个生物活性化合物的2D指纹相似性搜索来开发的（IC50、Ki等小于10 μM，抑制率>25%），这些化合物来自Binding和ChEMBL数据库。通过过滤和合并其活性类型数据，选择了超过4,200个独特的结构多样性小分子化合物。

2.基于结构的抗结核对接库

筛选化合物库包含7,600种结构多样的筛选分子，这些分子是通过针对以下结核病相关药物靶点的虚拟分子筛选出来的：
• 2-反式-烯酰基-酰基载体蛋白还原酶（InhA）
• dTDP - 6 - 脱氧 - d - 木糖 - 4 - 己酮糖3,5 - 差向异构酶（RmlC）
• 十聚异戊二烯焦磷酸核糖 - 2 - 差向异构酶（DprE1和DprE2）
• 磷酸丝氨酸磷酸酶（SerB2）
• 磷酸丝氨酸氨基转移酶

2-反式烯酰基-酰基载体蛋白还原酶（InhA）

2-反式烯酰基-酰基载体蛋白还原酶（InhA）催化结核分枝杆菌细胞壁主要成分之一——分枝菌酸（mycolic fatty acid）的生物合成。该脂肪酸通过提供固有抗性对微生物的存活至关重要。这种依赖NADH的酶是抗结核药物的关键靶点，例如异烟肼（INH）、4-羟基-2-吡啶酮类和没食子酸甲臜类，这些药物通过与NAD辅因子形成共价加合物来抑制InhA。异烟肼是目前最常用的抗结核药物，但其需要通过过氧化氢酶-过氧化物酶KatG进行激活，而KatG的点突变会导致新型耐多药结核病（MDR-TB）菌株的产生。因此，药物研发聚焦于寻找更先进的化合物，如三氯生衍生物，这些化合物对结核分枝杆菌InhA具有显著的抑制活性，且无需事先经KatG激活，在体内外均显示出良好疗效。
本化合物库采用基于受体的设计方法构建，包含潜在的InhA酶抑制剂。InhA是一种结核分枝杆菌特有的、负责细菌细胞壁合成的蛋白质，在哺乳动物中不存在。
基于对PDB晶体结构记录的分析，我们研究了InhA蛋白的结构及其已知抑制剂的结合模式。这些信息为深入理解蛋白质-配体相互作用机制提供了详细依据。
根据ADME要求对Life Chemicals高通量筛选化合物库进行了处理，并筛除了所有不良化学基团。随后利用Glide程序（Schrödinger软件）对所得类药化合物集进行了分子对接筛选。选择PDB编号为3FNH和2H7I的晶体结构进行对接研究，因其具有最有利的配体结合位点及高分辨率。使用一组活性配体作为参考集以评估对接流程。在虚拟筛选过程中考虑了作为配体结合因素之一的NAD辅酶的存在。
基于对接结果，获得了约4,200种能够与InhA蛋白结合的潜在抗结核剂（图2）。这些化合物是基于配体效能和预测的结合模式筛选出来的。
主要特点：
• 方法：高通量虚拟筛选（对接）、分子拟合
• 使用的X射线数据：3FNH、2H7I
• 限制条件：无
• 使用的过滤器：QikProp性质与描述符
• 筛选出的化合物数量：4160个

dTDP-6-脱氧-D-木糖-4-己酮糖 3,5-差向异构酶（RmlC）

dTDP-6-脱氧-D-木糖-4-己酮糖 3,5-差向异构酶（RmlC）是一种对病原菌致病性至关重要的糖类组分，是结核分枝杆菌中脱氧胸苷三磷酸（dTDP）-L-岩藻糖合成途径的四种异构酶（RmlA、RmlB、RmlC 和 RmlD）之一。
RmlC通过将3''和5''位上的羟基进行翻转，参与中间阶段的反应，从而形成一个不稳定的环状翻转结构。其独特的二聚体结构——每个单体由两个β片层组成的β-夹心结构——使RmlC区别于其他酶。由于其独特性、特异性以及无需辅因子结合的特性，该酶被认为是极具潜力的抗结核病药物靶点。除结核分枝杆菌外，RmlC还常见于其他多种病原体中，如鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella enterica Serovar Typhimurium）、贝氏柯克斯体（Coxiella burnetii）、猪链球菌（Streptococcus suis）和小定鞭金藻（Prymnesium parvum），其中一些病原体可同时感染人类和动物。
基于对接结果，筛选获得了一组约200种可能与RmlC蛋白结合的潜在抗结核候选化合物（图3）。这些化合物是通过配体效能及预测结合模式筛选出来的。
关键特征：
• 方法：高通量虚拟筛选（对接）、分子对接
• 使用的X射线数据：2IXC
• 限制条件：无
• 使用的筛选器：QikProp性质与描述符
• 筛选出的化合物数量：194种

图3. RmlC与铅对接分子F2880-1322复合物的空间结构结合位点