探索长臂酰胺连接侧链在抗真菌唑类抑制剂设计中的应用：靶向甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)的新型抗耐药策略

本研究针对真菌耐药性日益严重的临床挑战，设计合成了一系列含"长臂"酰胺连接侧链的唑类抗真菌剂。研究人员通过结构优化获得联苯衍生物22，其展现出对野生型和耐药型真菌CYP51酶的强效抑制活性，包括对S. cerevisiae CYP51 Y140F/H、C. parapsilosis/C. auris CYP51 Y132F及C. auris K143R突变株的有效抑制。晶体结构解析揭示了化合物与靶标的新型相互作用模式，为克服临床耐药问题提供了新思路。

　　

随着免疫缺陷患者数量增加，侵袭性真菌感染已成为全球健康威胁。世界卫生组织将白色念珠菌(Candida albicans)、耳念珠菌(Candida auris)等列为重点病原体。尽管唑类药物(如氟康唑FLC、泊沙康唑PCZ)通过抑制甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)阻断麦角甾醇合成仍是治疗主力，但耐药性问题日益严峻。临床常见耐药机制包括CYP51基因突变(如Y132F/H、K143R)和外排泵过表达，导致传统唑类药物失效。特别是新冠疫情期间，念珠菌血症等真菌合并感染高发，更凸显开发新型抗真菌剂的紧迫性。

为应对这一挑战，研究人员开展了一项创新性研究，设计合成了一系列含"长臂"酰胺连接侧链的三唑类衍生物。研究聚焦于优化分子结构中的关键药效团：保留2,4-二氟苯基和1,2,4-三唑-1-基作为血红素结合基团，以酰胺键为连接桥，系统探索不同长度侧链对广谱抗真菌活性的影响。特别关注这些化合物对耐药菌株的抑制效果，包括过表达MDR1a和CDR1B外排泵的临床分离株。

研究采用多学科技术方法：通过化学合成构建系列衍生物；利用重组S. cerevisiae模型评估对野生型和突变型CYP51的抑制活性；采用X射线晶体学解析配体-靶标复合物结构；运用分子动力学模拟分析突变体结合特性；通过细胞毒性实验验证选择性。临床相关菌株包括标准敏感株和过表达外排泵的耐药株。

化学合成部分采用模块化策略，以1-(2,4-二氟苯基)-2-(1H-1,2,4-三唑-1-基)乙酮(1)为起始原料，经Corey-Chaykovsky环氧化等关键步骤构建核心骨架。通过碳二亚胺(CDI)介导的酰胺偶联引入不同芳香羧酸，获得联苯(21-24)、萘(14)和喹啉(15)等衍生物。为探究三级羟基的重要性，还合成了无羟基类似物(37-40,44-48)。

在抗真菌评价中，联苯衍生物22表现突出。对重组S. cerevisiae模型的MIC₈₀
测定显示，22对过表达野生型ScCYP51的Y2300株系MIC为114±14 nM，而对Y140F/H突变株活性未显著降低(MIC 78-93 nM)。相比之下，PCZ对Y2300的MIC达2004±50 nM。22对CaCYP51野生型、Y132F单突变和Y132H+K143R双突变的IC₅₀
分别为0.669±0.021 μM、1.238±0.038 μM和8.490±1.271 μM，显示对耐药突变株保持较好抑制。

X射线晶体学(1.89 ?)解析了S-22与ScCYP51的复合物结构(PDB:8VK6)。结构显示三唑氮与血红素铁配位(Fe-N 2.42 ?)，三氟甲氧基与His381形成氢键。关键水分子介导的网络连接血红素丙酸酯、Tyr140、羟基和酰胺NH。与FLC、VCZ和奥替康唑(oteseconazole)相比，22的联苯基团产生额外疏水相互作用(Leu129,Leu380等)，这可能是其抗耐药性的结构基础。

分子动力学模拟揭示了22在CaCYP51野生型与突变型中的结合差异。双突变(Y132H+K143R)导致血红素变形，破坏水介导的氢键网络，使Fe-N距离增至2.82 ?，这与酶活实验显示的活性降低一致。选择性研究表明，22对人CYP3A4的IC₅₀
为1.62±0.23 μM，对其他肝药酶选择性达13-37倍。CellTiter Blue实验证实22对人乳腺上皮细胞MCF-10A无显著毒性。

广谱活性评价显示，22对C. glabrata、C. parapsilosis和C. auris野生型CYP51的MIC为54-110 nM，优于PCZ。值得注意的是，22对CpCYP51 Y132F仅产生2倍耐药性(MIC 210±43 nM)，而14、23、24的耐药性增加>19倍。但对含T289A突变的A. fumigatus CYP51A和含Y129F/V289A的R. arrhizus CYP51 F5效果有限，提示这些突变可能引发固有耐药。

该研究通过理性药物设计获得新型抗真菌先导化合物22，其特点包括：(1)对临床常见耐药突变(Y132F/H,K143R)保持活性；(2)通过独特的三氟甲氧基- His381氢键增强结合；(3)适度的人CYP抑制选择性；(4)对ABC转运泵介导的耐药仍敏感。这些发现为开发新一代抗耐药真菌药物提供了重要参考，特别针对日益严峻的耳念珠菌等耐药问题。研究成果发表在《Journal of Medicinal Chemistry》，为临床解决真菌耐药挑战提供了新思路。