哌嗪-N-芳基乙酰胺与1,3,4-噻二唑杂合体作为新型DprE1抑制剂的抗结核药物设计与评价

为解决耐药结核病（TB）的治疗难题，研究人员通过分子杂交策略设计了一系列哌嗪-N-芳基乙酰胺与1,3,4-噻二唑杂合衍生物，靶向结核分枝杆菌关键酶DprE1。研究通过合成、MABA活性筛选及分子对接验证，发现化合物16、24和26对H37Rv菌株的MIC值达31.25 μg/mL，与标准药物相当。DFT计算与分子动力学模拟证实其与DprE1活性位点的稳定结合，为抗耐药TB药物开发提供了新候选结构。

　　

结核病（TB）至今仍是全球公共卫生的重大威胁，尤其耐药结核分枝杆菌（Mtb）的出现让治疗陷入困境。多药耐药（MDR-TB）、广泛耐药（XDR-TB）甚至全耐药（TDR-TB）菌株的蔓延，使得传统药物如异烟肼和利福平失效。更棘手的是，现有疗法疗程长且伴随肝毒性等副作用。在这一背景下，靶向Mtb细胞壁合成关键酶——脱羧烯丙基磷酸-β-D-核糖-2′-差向异构酶1（DprE1）成为突破方向。该酶通过催化DPR转化为DPA，直接影响阿拉伯半乳聚糖（AG）的合成，是维持细菌细胞壁完整性的“阿喀琉斯之踵”。

为开发新型DprE1抑制剂，研究人员采用分子杂交策略，将具有广谱生物活性的哌嗪环与1,3,4-噻二唑骨架结合，设计出18种杂合衍生物。通过微孔板Alamar蓝检测法（MABA）评估其抗H37Rv活性，结合分子对接、密度泛函理论（DFT）计算及分子动力学模拟揭示作用机制。

设计策略
研究基于“优势结构”理念，将哌嗪（增强溶解性与靶向性）与1,3,4-噻二唑（抗菌核心骨架）通过柔性连接子耦合，优化了化合物的亲脂性与氢键能力。理论计算显示杂合体可通过氮原子与DprE1的FAD辅基形成关键相互作用。

分子对接研究
以DprE1晶体结构（PDB 4P8L）为靶点，AutoDock工具验证化合物结合模式。化合物16、24和26表现出强结合能（-14.86至-12.35 kcal/mol），主要通过与Cys387、Lys418形成氢键及π-π堆积作用占据活性口袋，其结合模式与已知抑制剂BTZ043类似。

结论与意义
该研究成功获得3个MIC为31.25 μg/mL的先导化合物，其稳定性经DFT最高占据分子轨道（HOMO）与最低未占轨道（LUMO）计算验证。分子动力学模拟证实配体-酶复合物在100 ns内保持稳定。这些杂合体不仅为抗耐药TB提供了新化学类型，其明确的DprE1抑制机制也为后续结构优化奠定了理论基础。论文发表于《Journal of Molecular Structure》，相关结构已申请印度专利（IN202421055552）。

关键技术方法

1. 计算机辅助设计：Schr?dinger软件进行分子杂交与性质预测
2. 合成化学：哌嗪与芳基异氰酸酯缩合构建核心骨架
3. 活性评价：MABA法测定H37Rv抑制活性
4. 理论计算：DFT分析电子分布，分子动力学模拟（GROMACS）评估结合稳定性