[发明专利]具有杀菌活性的JAK2激酶抑制剂及其虚拟筛选方法

说明书

本发明公开了一种快速、高效的JAK2激酶抑制剂虚拟筛选方法，包括如下步骤：1)、下载农业真菌JAK2激酶的氨基酸序列，然后，从Protein data bank中获取农业真菌JAK2激酶的同源蛋白，并通过同源模建构建农业真菌的JAK2激酶的三维结构，最后，依据Protein data bank晶体结构中的抑制剂确定分子对接活性口袋；2)、根据设定的活性口袋，利用分子对接程序，对小分子化合物库中的分子进行对接打分；3)、根据对接打分结果进行排序，初步筛选出与农业真菌的JAK2激酶结合好的先导化合物。利用上述方法筛选得到的活性成分为具有杀菌活性的JAK2激酶抑制剂，能用于防治农业病原菌。

技术领域

本发明涉及农药杀菌剂领域，更具体地，涉及JAK2激酶抑制剂及其虚拟筛选方法，以及该虚拟筛选获得的几类化合物作为活性成分在农业和园艺杀真菌剂方面的用途。

背景技术

在农业生产中，植物病菌的危害是难以避免的，因而农用杀菌剂的开发和使用一直是保障农业生产的重要措施。目前已商品化的农用杀菌剂主要包括三唑类、吡唑类、苯胺基嘧啶胺类、噁唑啉酮类、甲氧基丙烯酸酯、氨基酸衍生物和酰胺类化合物。然而，现有商品化杀菌剂的不合理使用给植物病菌带来了巨大的选择压力，加之病原菌自身极易发生突变，使得植物病菌的抗性水平迅速发展。因此，针对目前严峻的抗性形势，开发作用机理独特、广谱高效和选择性的新型杀菌剂将是未来杀菌剂创制的主要研究方向。

植物病菌在生长过程会通过信号转导系统对外界刺激进行识别并产生应答。当信号转导任一环节受到阻碍，就可能导致病原菌的死亡。因此，信号转导系统及其关键蛋白是杀菌剂开发的重要靶标。JAK2-STAT通路是一个重要的潜在杀菌剂作用靶标。研究表明该通路参与细胞的增殖、分化、凋亡等生物学过程，在生命活动中具有极为重要的作用。JAK2-STAT信号转导途径如下：首先，细胞因子与相应的受体结合后引起受体分子的二聚化或寡聚化，从而激活JAK2的激酶活性。活化的JAK2催化受体上的酪氨酸残基发生磷酸化修饰，为下游信号分子提供“停泊位点”，同时含有SH2结构域的STAT蛋白被招募到“停泊位点”。最后， JAK2激酶催化STAT蛋白发生磷酸化修饰，活化的STAT蛋白与靶基因结合而调控基因的转录。因此，当JAK2激酶的磷酸化活性受到抑制时，其底物的正常磷酸化就会受阻，细胞信号传导通路就会中断。鉴于JAK2激酶在信号转导中的关键作用，针对JAK2激酶设计抑制剂可作为尝试开发新型、高效、广谱杀菌剂的重要切入点。

随着结构生物学的发展，JAK激酶的结构和功能被不断阐明。与其他激酶相比，JAK2 激酶家族具有独特的结构特征：在激酶C端存在两个相似的结构域，分别是激酶结构域JH1 和假激酶结构域JH2，这两个结构域能够被N段的FERM结构域调控，而对于SH2结构域的功能目前尚在研究中。近年来，JAK2激酶抑制剂的研发主要集中于靶向抗肿瘤药物领域，主要针对JH1激酶结构域。该类抑制剂通常为ATP竞争性抑制剂，以杂环作为骨架结构占据ATP结合口袋的嘌呤区，而取代基占据旁边的疏水区，模拟ATP和激酶的结合模式，与铰链区形成两个氢键，这些研究为基于JAK2激酶结构筛选新型、高效、广谱杀菌剂先导化合物提供了研究基础。

农用杀菌剂先导化合物的常规筛选方法是随机合成筛选、类同合成法，该方法需要合成或收集大量化合物，利用建立的生物筛选模型进行大量筛选，以期从中发现有苗头的化合物进入大田试验阶段。据文献报道，平均随机筛选一两万个化合物，才能发现一两个有希望的先导化合物。因此，随机筛选的效率低、成本高、盲目性大。因此，本领域迫切需要高效、快速的筛选方法，以满足JAK2激酶抑制剂在农用杀菌剂开发方面的需要。

随着计算机技术在药物研发领域的应用，计算机虚拟筛选为药物先导化合物的发现提供了一种快速、高效的筛选技术。该技术针对重要疾病特定靶标生物大分子的三维结构或药效团模型，从现有小分子数据库中，搜寻与靶标结合或符合药效团模型的化合物，进行预筛选，集中研究目标，大大降低实验筛选化合物数量，缩短研发周期和节约开发成本。因此，建立一种快速、高效的JAK2激酶抑制剂的虚拟筛选技术，对于新型杀菌剂先导化合物的发现具有重要意义。

发明内容