[发明专利]一种能抑制结核杆菌生长的化合物及其应用

说明书

技术领域

本发明属于医药技术领域，具体涉及一种可以抑制结核杆菌(H37Ra、H37Rv和临床耐药菌株)生长的化合物。

背景技术

结核病是由结核杆菌引起的严重危害人类健康的重大传染病。全球接近32％的人口约21亿感染结核杆菌。每年约有280万人死于结核病。世界卫生组织2007发布的数据显示，全球新感染肺结核的患者达到每年880万人的创纪录水平，而且结核杆菌的抗药性也在不断增强。肺结核已经成为全球最为致命、同时也是治疗成本最高的传染病之一。我国是世界第二结核病大国，有5亿以上人口受到结核菌感染，传染性肺结核患者达200万，每年因结核病死亡人数有25万之多，国民经济损失达35亿元。卫生部的统计显示，2006年中国的结核病发病率和死亡率高居传染病首位。结核病疫情回升的主要原因之一是耐药结核杆菌的肆虐。因此，开发针对耐药结核杆菌的新型抗结核药物迫在眉睫。

国内外的研究表明，生物信息学、功能基因组学的发展及其与药物创新的融合，为创新药物研究的突破提供了前所未有的机遇。生物信息学、高性能并行计算和基因组技术与药物设计的紧密结合是快速、高效发现新靶标和获得药物先导化合物的有效途径，如美国Locus Discovery公司通过靶标结构模拟和先导化合物结构设计，将发现活性化合物的时间由2-3年缩短到几个月，而筛选化合物所用的经费从几千万美元降至几千美元。所以，以生物信息学和基因组学带动药物靶标发现，并以药靶挖掘促进新型药物发现的时代已经来临。

而通过生物信息学分析，并结合对结核病、结核分枝杆菌基础生物学和抗结核药物作用机制的认识，基于已经建立的结核分枝杆菌基因组数据库中发现的新候选靶基因，及基因功能的研究；模拟基因编码蛋白的三维晶体结构，利用计算机从各种化合物数据库中筛选出可能作用于候选靶蛋白的化合物，将会是一个高通量获取结核治疗药物的重要手段。

色氨酸是细菌生命活动中的重要氨基酸。色氨酸生物合成过程中，吲哚-3-甘油磷酸合成酶(indole-3-glycerol phosphate synthase，IGPS)[1]催化最后一步的环形闭合反应。IGPS也是与结核分支杆菌细菌细胞壁糖和脂质代谢有关的酶，与结核分枝杆菌中密度脂蛋白代谢和呼吸作用相关，对结核分枝杆菌的存活起着极其重要作用，是结核分枝杆菌生存必需的。基因trpC是编码IGPS的基因，转座子突变法证实trpC是结核分枝杆菌和牛型分枝杆菌的必需基因。此外，本课题组通过双向电泳[2]证实，IGPS在异烟肼耐药株中的表达显著高于异烟肼敏感株，抗结核治疗后IGPS表达显著下调。同样证明了该基因是结核杆菌耐药的关键基因之一。IGPS属于芳香族氨基酸生物合成过程中的关键酶，而哺乳动物和人类中均不存在该酶的编码基因；同时，用BLAST软件在NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov)数据库中进行搜索，并未发现人类存在与IGPS同源的蛋白质或部分氨基酸序列[3]。因此，IGPS有望作为筛选抗结核药物的候选靶位，尤其对异烟肼耐药菌株。针对IGPS开发的新型抗结核药不仅具有特异性，而且可以避免毒副作用的产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种对结核杆菌具有抑制剂作用新的化合物。

本发明的另一个目的是提供所述化合物在制备治疗结核病及其他微生物引起的疾病药物中的应用。

本发明以晶体结构1VC4(PDB ID)为模板，同源模建结核杆菌H37Rv来源的吲哚-3-甘油磷酸合成酶(IGPS)的三维结构。借助计算机辅助药物设计技术，从化合物数据库中筛选与IGPS结合较好的化合物。通过生物学实验验证筛选到对能够与IGPS很好的结合(平衡解离常数1.2e-7)、能够有效抑制IGPS酶活性的化合物5-[3-(3，5-二甲基-1-氢-吡唑)-2-羟基-丙氧基]-2-甲基-1-(p-苯甲基)吲哚-3-羧酸(英文名：5-[3-[(3，5-dimethyl-1H-pyrazolyl)]-2-hydroxy-propoxy]-2-methyl-1-(p-tolyl)-1H-indole-3-carboxylic，以下简称化合物)，其结构式如下：

该化合物在体外能够有效抑制结核杆菌H37Ra(最小抑菌浓度0.2μg/ml)，H37Rv(最小抑菌浓度0.1μg/ml)和耐药结核杆菌(最小抑菌浓度0.1μg/ml)的生长。

本发明的化合物体外对IGPS的抑制实验、化合物与IGPS的结合实验和化合物体外对结核杆菌的抑制试验来筛选IGPS抑制剂，具体如下：