[发明专利]吡啶并吲哚类衍生物及其抗菌用途

说明书

技术领域

本发明涉及药物设计学、药物化学领域，更具体而言，本发明基于细菌RNA聚合酶晶体三维结构运用计算机虚拟筛选，以寻求能够抑制细菌RNA聚合酶活性的分子，并对所筛选出的化合物分子进行衍生，从而提供具有细菌RNA聚合酶抑制活性的新颖的吡啶并吲哚类衍生物，本发明还涉及吡啶并吲哚类衍生物及其盐和药物组合的用途。

背景技术

细菌RNA聚合酶（RNAP）是一个已经明确的开发广谱抗菌药物的靶蛋白。它是细菌DNA转录过程中的关键酶，抑制此聚合酶的活性则能够终止细菌DNA的转录，从而高效地阻断细菌的蛋白质合成。目前，已有一些抑制细菌RNAP的药物，如利福霉素类抗生素（如利福平，利福喷丁和利福布丁等）是细菌RNA聚合酶的优良抑制剂。它们在临床治疗革兰氏阴性和阳性细菌感染起到了非常重要的作用，也是一线的抗结核药物，而且也是唯一的快速清除感染和预防复发的抗结核药物。且利福平对于静止期的结核分枝杆菌也具有明显的杀灭效果，从而防止结核病的复发。但由于上述药物的频繁使用以及抗生素的滥用，出现了对利福霉素类耐药和多重耐药性的细菌，导致结核或耐药性感染问题日益严峻，公共医疗正在受到耐药菌的威胁，因此开发一种新型的细菌RNA聚合酶抑制剂迫在眉睫。

细菌RNA聚合酶“开关区”靶点的发现则为解决这一问题奠定了基础。2008年第一个极端嗜热细菌RNAP与抑制剂复合物的三维结构被解析出来，该晶体结构的解析度为3.0埃。基于细菌RNAP“开关区”新靶点进行新型抑制剂的筛选与设计具有许多明显的优势：第一，细菌RNAP“开关区”靶点的氨基酸序列与真核生物RNAPⅠ、Ⅱ、Ⅲ中的序列不同，研究小组的实验显示，细菌的RNAP“开关区”靶点抑制剂并没有表现出对真核生物RNAP的交叉抑制作用，因此基于此靶点筛选得到的抑制剂可以特异性地作用于细菌而非人体，具有良好的安全性。第二，细菌RNAP是DNA转录过程中的必需酶，并且此转录路径是唯一的，抑制此靶点就阻断了转录过程，从而抑制细菌蛋白的生物合成，因此，因此可望基于此靶点开发出具有高效抗菌的新型药物。第三，细菌RNAP“开关区”靶点的氨基酸序列在各种细菌的RNAP中是高度保守的，因此可望基于此靶点开发出具有广谱抗菌性的新型药物。第四，细菌RNAP“开关区”新靶点与目前已发现的RNAP药物靶点无重合或者交叉，因此可望基于此靶点开发出的新型抑制剂与现有细菌RNAP抑制剂无交叉耐药性，且可抑制耐药细菌。这些明显优势和细菌RNA聚合酶与抑制剂复合物的三维结构的成功解析为采用计算机虚拟筛选有效抑制细菌RNA聚合酶的活性分子提供了可能。

       本发明选择细菌RNA聚合酶的“开关区”作为靶标，运用计算机辅助药物设计的手段对小分子三维结构数据库中的化合物进行虚拟筛选，对打分较高、活性较好的化合物进行化学合成和衍生，以及生物活性测试。生活活性测试证明，我们获得化合物对细菌的RNA聚合酶具有很好的抑制活性，同时对结核分枝杆菌、绿脓杆菌、金葡萄球菌也具有很好的抑制活性。

发明内容

本发明的目的是基于细菌RNA聚合酶晶体三维结构运用计算机虚拟筛选，以寻求能够抑制细菌RNA聚合酶活性的分子，从而提供具有细菌RNA聚合酶抑制活性的新颖的化合物。

    本发明的另一目的是提供吡啶并吲哚类衍生物的制备方法。

    本发明的又一个目的是提供一种可以有效治疗或预防与细菌感染疾病及相关疾病中的包含上述化合物的药物组合。

       本发明的再一目的是提供上述化合物和药物组合物在制备治疗或预防细菌感染疾病及相关疾病中的药物方面的用途。

       本发明是基于细菌RNA聚合酶晶体三维结构运用计算机虚拟筛选，以寻求具有细菌RNA聚合酶抑制活性的分子。2008年第一个极端嗜热细菌RNA聚合酶与作用在“开关区”活性位点的抑制剂复合物的三维结构得到解析。本发明人利用细菌RNA聚合酶的晶体结构，选取“开关区”活性位点，运用分子对接程序Surflex、Gold、Autodock对小分子三维结构数据库进行了搜寻，以寻找可能的抑制剂。运用这种方法，本发明人通过虚拟筛选、排序打分、经验目筛，选择出了6个具有潜在活性的小分子。RNA聚合酶活性实验显示，其中有3个化合物有高度的抑制活性，其抑制活性与现有抑制剂相当，其IC₅₀如表1所示。其中，抑菌实验显示，其中的吡啶并吲哚类化合物对结核分枝杆菌有较高的抑制活性，且对耐药菌也有明显的抑制作用，其MIC如表2所示。本发明人对化合物进行衍生，以得到对细菌RNA聚合酶抑制活性更好的系列衍生物。