靶向二氢蝶酸合酶(DHPS)的新型噻吩并[2,3-d]嘧啶杂合化合物的设计与抗菌活性研究

本研究针对抗生素耐药性日益严峻的全球健康挑战，设计并合成了一系列靶向细菌二氢蝶酸合酶(DHPS)的新型噻吩并[2,3-d]嘧啶杂合化合物。通过生物电子等排体替换和间隔基修饰策略，研究人员发现化合物5b、14a和14b对金黄色葡萄球菌(S. aureus)表现出显著抗菌活性（MIC低至4 μg/mL），其杀菌速度优于万古霉素，并能有效破坏生物膜。该研究为开发针对革兰氏阳性菌耐药感染的新型靶向药物提供了重要候选分子。

　　

抗生素耐药性已成为21世纪全球公共卫生领域的重大威胁。据统计，90-95%的金黄色葡萄球菌(S. aureus)临床分离株已对青霉素产生耐药性，而耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐万古霉素肠球菌(VRE)等"超级细菌"的出现更使得传统抗生素治疗陷入困境。这一危机背后的核心问题在于：现有抗生素靶点单一，细菌通过基因突变可快速产生耐药性；同时，生物膜形成进一步增强了细菌在慢性感染中的存活能力。面对这一挑战，科学家将目光投向细菌特有的叶酸合成途径——该途径在人类细胞中不存在，其中二氢蝶酸合酶(DHPS)作为关键酶，成为开发新型抗菌药物的理想靶标。

国家研究中心的Rasha A. Hassan团队在《Bioorganic Chemistry》发表的研究中，创新性地将噻吩并[2,3-d]嘧啶骨架与多种杂环结构通过原子间隔基连接，设计出19种新型杂合化合物。这些分子通过同时占据DHPS酶的对氨基苯甲酸(PABA)和蝶啶结合口袋，双重阻断细菌叶酸合成。研究采用分子对接预测结合模式，通过微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)，结合时间-杀菌曲线和生物膜干预实验评估抗菌效能，并利用血浆稳定性实验考察转化医学潜力。

Chemistry部分
通过多步有机合成构建了以3-(4-氯苯基)-5,6,7,8-四氢苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]嘧啶-4(3H)-酮为核心结构的衍生物库。关键中间体1经硫代乙酰化后与苯甲酰肼缩合得到先导化合物4，后续通过引入2-7个原子的柔性间隔基连接吡唑烷、三唑等药效团，形成结构多样的杂合分子。所有化合物均经核磁共振(¹H/¹³C NMR)和质谱验证。

生物活性研究
化合物5b、14a和14b对S. aureus标准菌株及MRSA临床分离株展现出突出活性，MIC值分别为4、8和8 μg/mL。时间-杀菌动力学显示，5b在6小时内实现99.9%的细菌灭活，速度显著快于万古霉素。更值得注意的是，这些化合物能将成熟生物膜的代谢活性降低70%以上，且对VISA(万古霉素中介金黄色葡萄球菌)仍保持活性。分子对接揭示14b通过硫醚键与DHPS的Gly²⁰⁰形成氢键，其苯并三唑环则深入蝶啶结合口袋。

转化医学挑战
尽管体外活性优异，但血浆稳定性实验显示化合物在含50%血浆的培养基中MIC值上升4-8倍，提示蛋白结合可能影响药效。但令人振奋的是，连续传代30代后细菌对5b的耐药性仅提高2倍，远低于临床常用抗生素（通常达32-64倍），这归因于其对DHPS高度保守区域的靶向作用。

该研究开创性地证实：通过合理设计同时靶向DHPS双结合口袋的杂合分子，可显著延缓耐药性产生；噻吩并[2,3-d]嘧啶骨架与三唑环的组合尤其适合对抗生物膜相关慢性感染。虽然血浆稳定性问题仍需优化，但这项工作为开发下一代"抗耐药性"抗菌药物提供了明确方向——即针对进化保守的必需酶设计多靶点抑制剂，从源头破解细菌的耐药进化机制。