罗丹宁-噻唑杂合体作为醛糖还原酶抑制剂的重新定位研究：从分子设计到抗糖尿病并发症应用

本研究针对糖尿病并发症关键靶点醛糖还原酶(AR)，通过生物活性评价和计算模拟相结合的策略，系统研究了罗丹宁-噻唑杂合体(7a-7l)的抑制潜力。研究发现含乙酸基团的衍生物(7g-7l)表现出更优活性，其中4-氟取代物7i的IC50达6.87 μM，优于槲皮素标准品。分子动力学模拟揭示其通过稳定结合TRP111等关键残基实现非竞争性抑制，为开发新型AR抑制剂提供了重要线索。

　　

糖尿病及其并发症已成为全球重大公共卫生挑战，国际糖尿病联盟预测2045年患者将达7.83亿。持续高血糖会激活多醇通路，关键酶醛糖还原酶(AR)将葡萄糖转化为山梨醇，引发渗透压和氧化应激，导致神经病变、视网膜病变等微血管并发症。目前临床唯一AR抑制剂依帕司他存在生物利用度低、半衰期短等问题，亟需开发新型抑制剂。

研究人员通过理性药物设计，将抗糖尿病活性显著的罗丹宁与噻唑骨架结合，构建了12个杂合体(7a-7l)。采用酶动力学实验测定IC₅₀值，结合Schr?dinger软件进行分子对接和200 ns分子动力学(MD)模拟，运用主成分分析(PCA)和自由能景观(FEL)解析蛋白-配体复合物构象变化。

研究结果显示：

1. 醛糖还原酶抑制活性
   乙酸衍生物(7g-7l)活性显著优于基础罗丹宁类(7a-7f)，IC₅₀范围6.87-9.07 μM。4-氟取代物7i活性最强(6.87±1.22 μM)，优于槲皮素(8.74±0.15 μM)。

2. 动力学分析
   Lineweaver-Burk双倒数图显示7i为非竞争性抑制剂，Km值不变而Vmax降低，Ki=6.87 μM，表明其结合于AR变构位点。

3. 分子对接
   7i对接得分(-10.02)和结合能(-67.51 kcal/mol)均优于依帕司他(-7.94/-61.72 kcal/mol)，与TRP111形成π-π堆积，与HIE110/TYR48形成氢键。

4. 分子动力学
   200 ns模拟显示7i-AR复合物RMSD稳定在2.5-3.0 nm，关键残基TRP111波动仅0.377 ?。相互作用分析揭示其持续保持与TRP111(98%)、HIE110(28%)的氢键网络。

5. 构象分析
   FEL显示单一深能阱(RMSD 2.299 ?，Rg 6.21 nm)，DCCM证实7i通过调控TRP111等残基的协同运动增强蛋白稳定性。

该研究通过多学科交叉策略，证实罗丹宁-噻唑杂合体特别是7i可作为AR抑制剂的优势骨架。其创新性体现在：首次系统比较罗丹宁与罗丹宁乙酸衍生物的抑制差异；阐明4-氟取代对提升活性的关键作用；通过200 ns MD模拟揭示"诱导-契合"动态结合机制。研究为开发新一代抗糖尿病并发症药物提供了先导化合物和理论依据，具有重要转化医学价值。论文发表于《Medicine in Drug Discovery》，为异环化合物重定位研究提供了范式。