《Journal of the Indian Chemical Society》：Synthesis and Biological Evaluation of Hyrtiosulawesine and Its Derivatives as Potential Antimalarial Agents:
In vitro Screening, Molecular Modeling, and ADMET Analysis
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摘要本研究通过简明的合成方法报告了hyrtiosulawesine及其一系列新衍生物的合成，并进行了全面的结构表征。所得衍生物采用标准酶学测定法进行了体外抑制恶性疟原虫乳酸脱氢酶（PfLDH）活性测试。为更好地理解最有效化合物的可能作用机制，以及考察候选化合物是否具有合适的药
摘要
本研究通过简明的合成方法报告了hyrtiosulawesine及其一系列新衍生物的合成，并进行了全面的结构表征。所得衍生物采用标准酶学测定法进行了体外抑制恶性疟原虫乳酸脱氢酶（PfLDH）活性测试。为更好地理解最有效化合物的可能作用机制，以及考察候选化合物是否具有合适的药代动力学性质，进行了分子对接、分子动力学（MD）模拟和ADMET分析。值得注意的是，中间体化合物3显示出显著的抑制活性，IC50值为5.44 ± 0.48 μM。构效关系（SAR）分析表明，吲哚C-5位甲氧基取代和C-6 β-咔啉环的修饰相较于阳性对照物草酰胺能显著增强活性。In silico模拟显示，化合物3在主要活性位点表现出稳定结合，随后从初始结合构象中被置换，但仍与蛋白质表面的另一区域保持结合。这种动态行为值得进一步研究，以更好地理解其与PfLDH的相互作用。
引言
疟疾仍然是严重的全球公共卫生威胁，尤其肆虐于发展中国家，其最严重的伤亡发生在撒哈拉以南非洲地区，无数五岁以下儿童因此丧生[1]。自2020年以来，疟疾病例不仅持续在撒哈拉以南非洲上升，该地方病的蔓延范围也已扩展至南亚、南美洲和印度[2]。疟疾的传播显著受气候因素影响，特别是在热带和亚热带地区具有高温、高湿度和充足降水量的区域[3]。随着寄生虫的进化及其对现有抗疟治疗的耐药性发展，这一危机随时间推移而不断恶化[1]。这种日益增长的抗药性突显了寻求更新、更强效药物的必要性，以克服当前的治疗局限。
天然产物作为治疗药物的重要源泉备受关注，尤其是海洋生物，作为活性化合物尚未充分探索的宝库[4]。在所有天然海洋化合物中，源于生物碱的hyrtiosulawesine具有广泛的生物活性，使其成为制药研究和开发领域的一个有前景的候选物。该化合物最初从苏拉威西海营养丰富的水域中发现的海洋海绵Hylta erectus和Hylta reticulatus中分离得到[5]、[6]。据报道，具有β-咔啉和吲哚骨架构的衍生物因具有良好的抗氧化、抗疟、抗肿瘤、细胞毒性、抗糖尿病、抗炎和抗磷脂酶A2活性而备受瞩目[7]。此外，对该物种提取物的初步研究显示其具有中等抗疟原虫活性，表明其具有作为抗疟有效制剂的潜力[8]。受此发现鼓舞，进一步的研究证明hyrtiosulawesine表现出显著的抗疟效应，IC50值为1.0 μM[9]。
尽管其具有令人着迷的药理学效果，但该化合物来源有限仍是亟待解决的挑战。为更深入地探究该化合物的生物活性，合成程序是必不可少的，以促进足量生产。hyrtiosulawesine合成的首次尝试始于2010年，然而该过程被证明相当复杂，涉及漫长步骤，总收率仅为16%[10]。尽管存在复杂性，该研究表明该分子可以被合成，但仍需进一步优化。在随后几年，Liew及其同事试图减少步骤，但总收率降至7%[9]。在此前工作的基础上，本研究开发了一种简明的hyrtiosulawesine合成方法，提高了合成效率（方案1）。hyrtiosulawesine的合成开发不仅促进了广泛的生物学和药理学研究，还间接促进了具有改善生物活性和药代动力学效应的新衍生物的发现。这些衍生物可能增强抗疟活性或相对于天然物减少毒性效应。
已有报道hyrtiosulawesine衍生物具有多种有前景的生物活性，但系统性的构效关系（SAR）研究仍然稀少，特别是关于PfLDH抑制方面。在药物化学中，天然产物骨架的合理结构修饰常被用于通过调节理化性质和蛋白质-配体相互作用来优化生物活性[11]。因此，在本研究中，通过O-酰化选择性修饰hyrtiosulawesine的酚羟基，使用脂肪族和取代芳族酰基，以研究氢键能力、脂溶性和空间效应对其抑制PfLDH的影响。此外，引入具有不同链长的N-烷基衍生物，以考察空间位阻和疏水性对酶结合的影响。卤素、三氟甲基、氰基和硝基等吸电子取代基被引入，因为这些官能团在药物化学优化中经常被用来增强蛋白质-配体相互作用、代谢稳定性和药代动力学性质[12]、[13]、[14]。
我们在此呈报hyrtiosulawesine及其衍生物针对PfLDH酶的体外抗疟筛选，并结合一系列分子对接和分子动力学研究，提供了此前未报道的机制见解。In silico分子分析用于探索化合物与蛋白质之间的相互作用，而分子动力学模拟用于评估所得蛋白质-配体复合物的稳定性和能量。这些方法描绘了化合物的结合能力和稳定性，以及其在生物学背景下的整体分子行为。此外，进行了理论计算ADMET研究以预测这些化合物的基本药代动力学性质。因此，本研究旨在对药物发现产生影响，以开发新的有效抗疟疗法，从而推进解决全球危机的解决方案发展。
章节片段
化学合成
如前所述，由于hyrtiosulawesine吲哚骨架的敏感性和反应活性，其合成存在重大挑战。为克服这些障碍，我们开发了一种改进的三步合成策略，在使用温和试剂的同时最大化产率和官能团相容性（方案2）。
第一步是Friedel-Crafts酰化反应，以Et?AlCl路易斯酸和二乙酰基为试剂对5-甲氧基吲哚（1）进行酰化
化学合成
所有试剂均按照安全指南储存，对空气和水分敏感的化合物保存在氮气气氛下，置于硅胶上方。纯化采用Merck Kieselgel 60柱色谱进行，化合物分离通过紫外显色薄层色谱（TLC）监测。惰性反应所需溶剂在氮气下蒸馏。敏感反应的玻璃仪器在150°C烘干后在氮气下冷却再使用，对空气敏感的反应
结论
本工作成功建立了hyrtiosulawesine及一系列衍生物的改进合成路线，使得详细的生物学和计算评估成为可能。在该系列化合物中，中间体3表现出对PfLDH的有前景的抑制活性，优于母体化合物。SAR研究证明，C-5和C-6'甲氧基的引入作为增强活性的因素，通过与Asn140形成氢键以及π-烷基键增强对PfLDH的抑制作用
CRediT作者贡献声明
Siti Zafirah Zulkifli：撰写–审阅与编辑，撰写–初稿，研究，数据管理。Nurhainis Ogu Salim：撰写–审阅与编辑，监督，方法学。Syahrul Imran：撰写–审阅与编辑，软件，方法学。Noor Hidayah Pungot：撰写–审阅与编辑，监督，方法学。
数据可用性声明
数据可用性声明：本研究所呈现的数据集可向通讯作者合理索取。
基金资助
本工作由马来西亚教育部资助的基本研究资助计划（FRGS/1/2022/STG04/UITM/02/7）提供资金支持。
利益冲突声明
? 作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争经济利益或个人关系。
Siti Zafirah Zulkifli | Nurhainis Ogu Salim | Syahrul Imran | Noor Hidayah Pungot
