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貴州大學(xué)《植物病原細(xì)菌化學(xué)防治的新型化合物、分子靶標(biāo)與前沿展望》發(fā)表

   2025-12-24 中化新網(wǎng)

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核心提示:近日,貴州大學(xué)綠色農(nóng)藥全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋寶安院士團(tuán)隊(duì)在國際化學(xué)領(lǐng)域極具影響力的頂級期刊《Chemical Society Reviews》(影響因

近日,貴州大學(xué)綠色農(nóng)藥全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋寶安院士團(tuán)隊(duì)在國際化學(xué)領(lǐng)域極具影響力的頂級期刊《Chemical Society Reviews》(影響因子39.3)上發(fā)表了題為“Chemical management of phytopathogenic bacteria: Emerging compounds, molecular targets and outlook”的綜述論文。該論文系統(tǒng)介紹了植物病原細(xì)菌化學(xué)防治領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,全面總結(jié)了新型抗菌化合物的結(jié)構(gòu)分類與構(gòu)效關(guān)系,深入探討了基于化學(xué)生物學(xué)和多組學(xué)的靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)技術(shù),并對人工智能輔助藥物設(shè)計(jì)等未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

植物病原細(xì)菌對全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成重大威脅,每年經(jīng)濟(jì)損失巨大。目前,田間防治仍主要依賴銅制劑和少數(shù)幾種農(nóng)用抗生素。然而,長期單一的用藥模式導(dǎo)致了嚴(yán)峻的抗藥性問題,并帶來了環(huán)境污染和潛在的抗性基因轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)。面對現(xiàn)有藥劑品種老化、防效下降的現(xiàn)狀,亟需開發(fā)具有新骨架、新穎作用機(jī)理的綠色高效殺菌劑。該綜述旨在通過整合生物化學(xué)與合成化學(xué)、靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)及新藥設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的最新成果,填補(bǔ)從實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)到田間應(yīng)用之間的鴻溝,為新型農(nóng)用抗細(xì)菌劑的創(chuàng)制提供科學(xué)依據(jù)。

論文全面總結(jié)了近十五年來報(bào)道的具有潛在應(yīng)用價(jià)值的新型抗細(xì)菌化合物。團(tuán)隊(duì)通過對大量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,詳細(xì)討論了各類活性骨架的構(gòu)效關(guān)系及優(yōu)化策略。文章重點(diǎn)關(guān)注了含硫1,3,4-噁/噻二唑衍生物、異丙醇胺衍生物、介離子類衍生物、喹啉類衍生物、陽離子表面活性劑、手性衍生物以及天然產(chǎn)物衍生物等幾大類化合物。特別是其中的砜類衍生物和異丙醇胺類化合物,在生物活性上展現(xiàn)出顯著優(yōu)于傳統(tǒng)商品化藥劑的潛力。通過對這些新骨架的系統(tǒng)分析梳理,為后續(xù)的分子設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)提供了豐富的化學(xué)空間。

針對新農(nóng)藥創(chuàng)制中作用靶標(biāo)不明這一制約新藥設(shè)計(jì)的瓶頸問題,系統(tǒng)綜述了基于多組學(xué)技術(shù)的靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)技術(shù)策略。文章不僅深入闡述了定量蛋白質(zhì)組學(xué)及化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)(如ABPP、DARTS)在直接捕獲靶標(biāo)蛋白中的應(yīng)用,還全面覆蓋了基因組學(xué)(Tn-seq、GWAS)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)及代謝組學(xué)的前沿進(jìn)展。通過整合這些技術(shù),研究人員能夠從基因轉(zhuǎn)錄圖譜、蛋白表達(dá)水平及代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控等多個(gè)維度,系統(tǒng)性地挖掘潛在的分子靶標(biāo),從而精準(zhǔn)揭示藥劑的作用機(jī)理,實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)篩選向靶標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的跨越。

文章深入解析了新型藥劑的作用機(jī)理,特別強(qiáng)調(diào)了從宏觀表型觀察向微觀分子靶標(biāo)確證的跨越。詳細(xì)論述了針對五大類關(guān)鍵系統(tǒng)的已驗(yàn)證機(jī)制:一方面是針對致病力因子的調(diào)控,如通過共價(jià)修飾HrpS蛋白阻斷III型分泌系統(tǒng)(TTSS),或靶向RpfF蛋白干擾群體感應(yīng)(QS)信號合成;另一方面則是鎖定關(guān)鍵酶與功能蛋白,針對細(xì)菌核心代謝通路的已確證靶標(biāo),如丙酮酸激酶(PYK)、二氫硫辛酰胺琥珀酰轉(zhuǎn)移酶(DLST)、細(xì)胞分裂蛋白(FtsZ)以及脂肪酸合成酶(FabF)等。文章指出,明確這些具體的蛋白/酶靶標(biāo)及其與藥劑分子的結(jié)合模式,為擺脫傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式篩選,轉(zhuǎn)向基于靶標(biāo)導(dǎo)向的藥物設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

對該領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了前瞻性展望。文章指出,人工智能輔助設(shè)計(jì)將成為未來的重要方向,利用深度學(xué)習(xí)模型挖掘新活性分子,能夠更高效地預(yù)測分子的抗細(xì)菌活性與成藥性。此外,開發(fā)植物免疫激活劑以調(diào)動(dòng)植物自身防御系統(tǒng),以及利用超分子組裝技術(shù)改善藥劑的理化性質(zhì)和持效期,也是極具潛力的發(fā)展新路徑。未來的植物細(xì)菌病害防治研究將更加注重多學(xué)科交叉,從單一的化合物篩選轉(zhuǎn)向基于系統(tǒng)生物學(xué)的新藥設(shè)計(jì),以創(chuàng)制出更加高效、安全、綠色的農(nóng)藥新品種。

貴州大學(xué)綠色農(nóng)藥全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的博士研究生伍思凱為第一作者,宋寶安院士為本文的通訊作者。本研究獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFD1700300)、貴州省科技重大專項(xiàng)(No.2017-5788-1)及貴州大學(xué)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(202403)等項(xiàng)目的資助。

原文鏈接:

 

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/cs/d5cs00248f


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