Mae clefydau a gludir gan fosgitos yn parhau i fod yn broblem iechyd cyhoeddus fyd-eang ddifrifolMae ymwrthedd cynyddol cludwyr clefydau, fel Culex pipiens pallens, i bryfleiddiaid traddodiadol yn gwaethygu'r broblem hon ymhellach. Yn yr astudiaeth hon, cynlluniwyd, syntheseiddiwyd a gwerthuswyd cyfres o hybridau thioffen-isoquinolinon newydd fel larfaladdwyr posibl. Ymhlith y cyfansoddion a syntheseiddiwyd, dangosodd deilliadau 5f, 6, a 7 weithgaredd larfaladdol sylweddol yn erbyn larfa Culex pipiens pallens gyda gwerthoedd LC₅₀ o 0.3, 0.1, ac 1.85 μg/mL, yn y drefn honno. Yn nodedig, dangosodd pob un o'r deuddeg deilliad thioffen-isoquinolinon wenwyndra sylweddol uwch na'r pryfleiddiad organoffosffad cyfeirio clorpyrifos (LC₅₀ = 293.8 μg/mL), gan gadarnhau gwenwyndra uwch y cyfansoddion hyn. Yn ddiddorol, dangosodd y canolradd synthetig 1a (lled-ester thioffen) y potensi uchaf (LC₅₀ = 0.004 μg/mL), ac er nad yw wedi'i optimeiddio'n llawn eto, roedd ei botensi'n dal i fod yn fwy na phwer yr holl ddeilliadau terfynol. Datgelodd astudiaethau biolegol mecanyddol symptomau niwrotocsinedd cadarn, gan awgrymu nam ar y swyddogaeth colinergig. Cadarnhaodd efelychiadau docio moleciwlaidd a dynameg foleciwlaidd yr arsylwi hwn, gan ddatgelu rhyngweithiadau penodol cryf ag asetylcholinesterase (AChE) a'r derbynnydd asetylcholine nicotinig (nAChR), gan awgrymu mecanwaith gweithredu deuol posibl. Cadarnhaodd cyfrifiadau damcaniaeth swyddogaethol dwysedd (DFT) ymhellach y priodweddau electronig ffafriol ac adweithedd y cyfansoddion gweithredol. Gall amrywiaeth strwythurol a phwer cyson uchel y gyfres hon o gyfansoddion leihau'r risg o groes-wrthwynebiad a hwyluso strategaethau rheoli ymwrthedd trwy gylchdroi neu gyfuno cyfansoddion. At ei gilydd, mae'r canlyniadau hyn yn dangos bod hybridau thioffen-isoquinolinone yn opsiwn addawol ar gyfer datblygu larfaladdwyr y genhedlaeth nesaf sy'n targedu llwybrau niwroffisiolegol cludwyr pryfed.
Mae mosgitos ymhlith y cludwyr clefydau heintus mwyaf effeithiol, gan ledaenu ystod eang o bathogenau peryglus a pheryglu bygythiad sylweddol i iechyd y cyhoedd byd-eang. Mae rhywogaethau fel Culex pipiens, Aedes aegypti, ac Anopheles gambiae yn arbennig o adnabyddus am drosglwyddo firysau, bacteria a pharasitiaid, gan achosi miliynau o heintiau a nifer o farwolaethau bob blwyddyn. Er enghraifft, mae Culex pipiens yn gludydd mawr arbofirysau fel firws Gorllewin y Nîl a firws enseffalitis St. Louis, yn ogystal â chlefydau parasitig fel malaria adar. Mae ymchwil diweddar hefyd wedi dangos bod Culex pipiens yn chwarae rhan sylweddol yn y cludwr a throsglwyddo bacteria niweidiol fel Bacillus cereus a Staphylococcus warwickii, sy'n halogi bwyd ac yn gwaethygu problemau iechyd y cyhoedd. Mae addasrwydd, goroesiad a gwrthwynebiad uchel mosgitos i ddulliau rheoli yn eu gwneud yn anodd eu rheoli ac yn peri bygythiad parhaus.
Mae pryfleiddiaid cemegol yn offeryn allweddol wrth reoli mosgitos, yn enwedig yn ystod achosion o glefydau a gludir gan fosgitos. Defnyddir gwahanol ddosbarthiadau o bryfleiddiaid, gan gynnwys pyrethroidau, organoffosffadau, a charbamatau, yn helaeth i leihau poblogaethau mosgitos a throsglwyddo clefydau. Fodd bynnag, mae'r defnydd eang a hirdymor o'r cemegau hyn wedi arwain at bryderon difrifol o ran yr amgylchedd ac iechyd y cyhoedd, gan gynnwys tarfu ar ecosystemau, effeithiau niweidiol ar rywogaethau nad ydynt yn dargedau, a datblygiad cyflym ymwrthedd i bryfleiddiaid mewn poblogaethau mosgitos.11,12,13,14Mae'r ymwrthedd hwn yn lleihau effeithiolrwydd llawer o bryfleiddiaid traddodiadol yn sylweddol, gan dynnu sylw at yr angen brys am atebion cemegol arloesol gyda mecanweithiau gweithredu newydd i wrthweithio'r bygythiadau esblygol hyn yn effeithiol.11,12,13,14Er mwyn mynd i'r afael â'r heriau difrifol hyn, mae ymchwilwyr yn troi at strategaethau amgen fel bioreolaeth, peirianneg enetig, a rheoli fectorau integredig (IVM). Mae'r dulliau hyn yn dangos addewid ar gyfer rheoli mosgitos yn gynaliadwy ac yn y tymor hir. Fodd bynnag, yn ystod epidemigau ac argyfyngau, mae dulliau cemegol yn parhau i fod yn hanfodol ar gyfer ymateb cyflym.
Mae alcaloidau isoquinoline yn gyfansoddion heterocyclic pwysig sy'n cynnwys nitrogen sydd wedi'u dosbarthu'n eang yn nheyrnas y planhigion, gan gynnwys teuluoedd fel Amaryllidaceae, Rubiaceae, Magnoliaceae, Papaveraceae, Berberidaceae, a Menispermaceae.30 Mae astudiaethau blaenorol wedi cadarnhau bod gan alcaloidau isoquinoline weithgareddau biolegol a nodweddion strwythurol amrywiol, gan gynnwys effeithiau lladd pryfed, gwrthdiabetig, gwrth-diwmor, gwrthffyngol, gwrthlidiol, gwrthfacterol, gwrthbarasitig, gwrthocsidiol, gwrthfirol, a niwroamddiffynnol.
Yn yr astudiaeth hon, roedd gwerthoedd χ² ar gyfer yr holl gyfansoddion islaw'r trothwy critigol, ac roedd gwerthoedd p uwchlaw 0.05. Mae'r canlyniadau hyn yn cadarnhau dibynadwyedd amcangyfrifon LC₅₀ ac yn dangos y gall atchweliad tebygolrwydd ddisgrifio'r berthynas dos-ymateb a welwyd yn effeithiol. Felly, mae gwerthoedd LC₅₀ a mynegeion gwenwyndra (TIs) a gyfrifir yn seiliedig ar y cyfansoddyn mwyaf gweithredol (1a) yn ddibynadwy iawn ac yn addas ar gyfer cymharu effeithiau tocsicolegol.
Er mwyn gwerthuso rhyngweithiadau 12 deilliad thioffen-isocwinolinon newydd eu syntheseiddio a'u rhagflaenydd 1a gyda dau darged niwronaidd allweddol i fosgitos—asetylcholinesteras (AChE) a'r derbynnydd asetylcholin nicotinig (nAChR)—cynhaliwyd modelu docio moleciwlaidd. Dewiswyd y targedau hyn yn seiliedig ar symptomau niwrotocsig a welwyd mewn asesiadau marwolaeth larfa, gan ddangos bod nam ar signalau niwronaidd. Ar ben hynny, mae tebygrwydd strwythurol y cyfansoddion hyn i organoffosffadau a neonicotinoidau ymhellach yn cefnogi'r dewis a ffefrir o'r targedau hyn, gan fod organoffosffadau a neonicotinoidau yn arfer eu heffeithiau gwenwynig trwy atal AChE ac actifadu nAChR, yn y drefn honno.
Ar ben hynny, mae sawl cyfansoddyn (gan gynnwys 1a, 2, 5a, 5b, 5e, 5f, a 7) yn rhyngweithio â SER280. Mae gweddillion SER280 yn rhan o lunio cyfluniadau strwythur crisial ac maent wedi'u cadw yng nghyfluniad ail-ddopio BT7. Mae'r amrywiaeth hon o ddulliau rhyngweithio yn tynnu sylw at addasrwydd y cyfansoddion hyn yn y safle gweithredol, gyda SER280 a GLU359 o bosibl yn gwasanaethu fel safleoedd angor addasol o dan amodau docio. Mae'r rhyngweithiadau mynych a welwyd rhwng deilliadau synthetig a gweddillion allweddol fel GLU359 a SER280, sy'n gydrannau o'r triawd catalytig SER-HIS-GLU hysbys mewn asetylcholinesteras dynol (AChE), yn cefnogi ymhellach y ddamcaniaeth y gall y cyfansoddion hyn gael effeithiau ataliol cryf ar AChE trwy rwymo i safleoedd pwysig yn gatalytig.29,61,64
Yn arbennig, dangosodd cyfansoddyn 6 a'i ragflaenydd 1a y gweithgaredd mwyaf grymus yn erbyn larfa yn y bioasai, gan arddangos y gwerthoedd LC₅₀ isaf ymhlith y cyfansoddion yn y gyfres. Ar y lefel foleciwlaidd, mae cyfansoddyn 6 yn arddangos rhyngweithio critigol â chlorpyrifos yn safle GLU359, tra bod cyfansoddyn 1a yn gorgyffwrdd â BT7 wedi'i ail-ddopio trwy fond hydrogen i SER280. Mae GLU359 a SER280 ill dau yn bresennol yn y cyfluniad rhwymo crisialog gwreiddiol o BT7 ac maent yn gydrannau o'r triawd catalytig cadwedig o asetylcholinesteras (SER–HIS–GLU), gan amlygu arwyddocâd swyddogaethol y rhyngweithiadau hyn wrth gynnal gweithgaredd ataliol y cyfansoddion (Ffig. 10).
Mae'r tebygrwydd a welwyd mewn safleoedd rhwymo rhwng deilliadau BT7 (gan gynnwys BT7 brodorol ac wedi'i ailgyfansoddi) a chlorpyrifos, yn enwedig mewn gweddillion sy'n hanfodol ar gyfer gweithgaredd catalytig, yn awgrymu'n gryf fod mecanwaith atal cyffredin rhwng y cyfansoddion hyn. At ei gilydd, mae'r canlyniadau hyn yn cadarnhau potensial sylweddol deilliadau thioffen-isocwinolinon fel atalyddion asetylcholinesteras hynod bwerus oherwydd eu rhyngweithiadau cadwedig a pherthnasol yn fiolegol.
Mae cydberthynas gref rhwng canlyniadau'r docio moleciwlaidd a chanlyniadau'r bioasai larfa yn cadarnhau ymhellach mai asetylcholinesteras (AChE) a'r derbynnydd asetylcholin nicotinig (nAChR) yw prif dargedau niwrotocsig y deilliadau thioffen-isoquinolinon wedi'u syntheseiddio. Er bod canlyniadau'r docio yn darparu gwybodaeth bwysig am affinedd derbynnydd-ligand, dylid cydnabod nad yw egni rhwymo yn unig yn ddigonol i egluro effeithiolrwydd lladd pryfed yn llawn in vivo. Gall gwahaniaethau mewn gwerthoedd LC₅₀ rhwng cyfansoddion â nodweddion docio tebyg fod oherwydd ffactorau fel sefydlogrwydd metabolaidd, amsugno, bioargaeledd, a dosbarthiad mewn pryfed.⁶⁰,⁶⁴Fodd bynnag, mae'r dyluniad strwythurol rhesymegol, y afinedd derbynnydd uchel a efelychwyd gan efelychiad cyfrifiadurol, a'r gweithgaredd biolegol cryf yn cefnogi'n gryf y farn mai AChE ac nAChRs yw prif gyfryngwyr y niwrotocsinedd a welwyd.
I gloi, mae gan yr hybridau thioffen-isoquinolinon a syntheseiddiwyd elfennau strwythurol a swyddogaethol allweddol sy'n gydnaws i raddau helaeth â phryfladdwyr niwroactif hysbys. Mae eu gallu i rwymo'n effeithlon i dderbynyddion asetylcholinesteras (AChE) ac asetylcholin nicotinig (nAChRs) trwy fecanweithiau rhyngweithio cyflenwol yn tynnu sylw at eu potensial fel pryfladdwyr targed deuol. Mae'r mecanwaith deuol hwn nid yn unig yn gwella effeithiolrwydd pryfleiddiol ond hefyd yn darparu strategaeth addawol ar gyfer goresgyn mecanweithiau ymwrthedd presennol, gan wneud y cyfansoddion hyn yn ymgeiswyr addawol ar gyfer datblygu asiantau rheoli mosgitos y genhedlaeth nesaf.
Defnyddir efelychiadau dynameg moleciwlaidd (MD) i ddilysu ac ymestyn canlyniadau docio moleciwlaidd, gan ddarparu asesiad mwy realistig ac amser-ddibynnol o ryngweithiadau ligand-targed o dan amodau ffisiolegol realistig. Er y gall docio moleciwlaidd ddarparu gwybodaeth ragarweiniol werthfawr am safleoedd rhwymo a chysylltiadau posibl, mae'n fodel statig ac ni all ystyried hyblygrwydd derbynyddion, dynameg toddydd, nac amrywiadau amserol mewn rhyngweithiadau moleciwlaidd. Felly, mae efelychiadau MD yn ddull cyflenwol pwysig ar gyfer asesu sefydlogrwydd cymhleth, cadernid rhyngweithio, a newidiadau cydymffurfiadol mewn ligandau a phroteinau dros amser.60,62,71
Yn seiliedig ar eu priodweddau rhwymo uwchraddol i asetylcholinesteras (AChE) o'i gymharu â'r derbynnydd asetylcholin nicotinig (nAChR), fe wnaethom ddewis y moleciwl rhiant 1a (gyda'r gwerth LC₅₀ isaf) a'r cyfansoddyn thioffen-isocwinolin 6 mwyaf gweithredol ar gyfer efelychiadau deinameg moleciwlaidd (MD). Y nod oedd gwerthuso a oedd eu cyfluniad rhwymo yn safle gweithredol AChE yn aros yn sefydlog dros 100 ns o efelychiad ac i gymharu eu hymddygiad rhwymo â chyfluniad clorpyrifos a'r atalydd AChE cyd-grisialedig adlam BT7.
Roedd efelychiadau deinameg moleciwlaidd yn cynnwys gwyriad gwreiddyn cymedrig sgwâr (RMSD) i asesu sefydlogrwydd cyffredinol y cymhlyg; gwyriad gwreiddyn cymedrig sgwâr amrywiadau (RMSF) i astudio hyblygrwydd gweddillion; a dadansoddiad rhyngweithio ligand-derbynydd i bennu sefydlogrwydd bondiau hydrogen, cysylltiadau hydroffobig, a rhyngweithiadau ïonig (Data Atodol). Er bod gwerthoedd RMSD ac RMSF ar gyfer pob ligand wedi aros o fewn ystod sefydlog, gan nodi nad oes unrhyw newidiadau cydymffurfiadol sylweddol yn y cymhlyg AChE-ligand (Ffigur 12), nid yw'r paramedrau hyn ar eu pen eu hunain yn ddigonol i egluro'n llawn y gwahaniaethau mewn màs rhwymo rhwng y cyfansoddion.
Amser postio: 15 Rhagfyr 2025