作用于煙堿乙酰膽堿受體的新穎殺蟲劑Flupyrimin

姜 靜，李宇森，馬鏡博，羅梁鋒，張俊峰，呂軍民，曹張軍 編譯

(1.東華大學(xué)，上海 210620；2.澄城中學(xué)，陜西省澄城縣 715200；3.陜西省澄城縣農(nóng)技中心，陜西省澄城縣715200)

作用于煙堿乙酰膽堿受體的新穎殺蟲劑Flupyrimin

姜 靜1，李宇森2，馬鏡博2，羅梁鋒3，張俊峰3，呂軍民3，曹張軍1編譯

(1.東華大學(xué)，上海 210620；2.澄城中學(xué)，陜西省澄城縣 715200；3.陜西省澄城縣農(nóng)技中心，陜西省澄城縣715200)

煙堿乙酰膽堿受體(nAChR)是配體門控氯離子通道，快速地傳遞神經(jīng)的興奮性，是殺蟲劑的一個重要作用靶標(biāo)。煙堿型殺蟲劑和相關(guān)相似配體能夠與軟體動物煙堿乙酰膽堿結(jié)合蛋白(AChBP)結(jié)合，此蛋白是煙堿乙酰膽堿受體胞外配體結(jié)合域的適合替代物，可用于用高分辨率的化學(xué)/結(jié)構(gòu)生物學(xué)方法來弄明白藥物結(jié)合域的識別特性。隨后用與煙堿配體結(jié)合的位點的三維結(jié)構(gòu)成功設(shè)計出具有獨特藥效團(tuán)的新穎殺蟲化合物。

在數(shù)個世紀(jì)中，煙草提取物中的煙堿(NIC)或假木賊堿(圖1)是最易得到的防治刺吸式害蟲的藥劑，即第一代煙堿類殺蟲劑。另一方面，對不尋常結(jié)構(gòu)化合物的搜尋和已有化合物結(jié)構(gòu)的優(yōu)化成功地發(fā)現(xiàn)了新煙堿類殺蟲劑(第二代)，代表物有吡蟲啉(IMI)、啶蟲脒(ACE)、噻蟲胺(CLO)和呋蟲胺。新煙堿在全球被廣泛使用，占全球殺蟲劑市場的 1/4以上。目前，新穎煙堿化合物氟吡呋喃酮[flupyradifurone(FPF)]、三氟苯嘧啶[triflumezopyrim (TFM)]和dicloromezotiaz正在引入市場(圖1)，本文把它們歸為新一代。近年，在亞洲南部、東南部和東部國家，抗新煙堿類殺蟲劑害蟲對水稻造成嚴(yán)重危害。此外，對非靶標(biāo)和/或有益生物的安全性是開發(fā)農(nóng)化產(chǎn)品的一個重要要求。在此境況下，Meiji Seika Pharma發(fā)現(xiàn)了新穎化學(xué)類型殺蟲劑flupyrimin [FLP,N[(E)-1-chloro-3-pyriminyl-methyl]pyridine-2(1H)-ylidene]-2,2,2-trifuoroacetamide]，此殺蟲劑對水稻抗性害蟲有杰出的殺蟲活性，對授粉昆蟲等有益生物有很高的安全性。

圖1 和內(nèi)源性激動劑煙堿競爭性作用于昆蟲煙堿乙酰膽堿受體的煙堿殺蟲劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)

本文由3部分組成，介紹了FLP的殺蟲特性和對昆蟲神經(jīng)的生理影響；比較了 FLP、其他煙堿殺蟲劑分別與昆蟲煙堿乙酰膽堿受體結(jié)合的相互作用特性；三以FLP相似物的藥效團(tuán)吡啶亞基和三氟乙酰基的構(gòu)效關(guān)系為基礎(chǔ)預(yù)測了FLP分子識別昆蟲煙堿乙酰膽堿受體同源物的情況。

1 生物活性

1.1 FLP和相似物

文中涉及的 FLP(1)和相似物如圖2，化合物 3－10、12－17(Tomizawa,M.等，2003；Ohno,I等，2010；Kagabu,S等，2013)和化合物 11，19－21(Ishimitsu,K等，1993；Ishimitsu,K等，1992；Shiokawa,K等，1987)根據(jù)文獻(xiàn)合成。N-[(E)-1-(6-氯-3-吡啶甲基)哌啶-2(1H)-亞基]-2,2,2-三氟乙酰胺(2)合成過程如下：在冰浴和攪拌條件下，在 1-[(6-氯-3-吡啶)甲基]哌啶-2(1H)亞胺(233 mg,1.00 mmol)的氯仿(15 mL)溶液中緩慢加入三氟乙酸酐(trifluoroacetic anhydrate) (441 mg，2.10 mmol)，再加入 N,N-二異丙基乙胺(452 mg，3.50mmol)。在室溫攪拌反應(yīng)液過夜。在反應(yīng)混合物中加入水(30 mL)，用氯仿(15 mL×2)萃取，合并有機(jī)層，用 1% HCl、10%Na2CO3、水依次沖洗，干燥。真空除去溶液，用硅膠柱色譜法(己烷∶乙酸乙酯=1∶1)分離得到白色固體化合物 2：37 mg(6%)；mp 65～67 ℃；NMR (CDCl3),δH1.80(2H,m),1.85(2H,m),3.06(2H,t,J=6.3 Hz),3.44(2H,t,J=6.3 Hz),4.82(2H,s),7.33(1H,d,J=8.0 Hz),7.75 (1H,dd,J=8.0 Hz,J=2.3 Hz),8.35(1H,d,J=2.3 Hz)；δC19.2,22.2,29.5,48.8,51.1,115.5 (q,JC-F=288.8 Hz),124.8,130.2,139.6,149.7,151.7,164.7(d,JC-F=35.9 Hz),172.1；δF-76.1。C13H13ClF3N3O 的ESI-HRMS：計算值(+H+) 320.0777；試驗值 320.0774。

N-[(E)-1-(6-氯 -3-吡 啶 甲 基)吡 啶 -2(1H)-亞基]-2-碘乙酰胺(18)合成過程如下：在攪拌條件下，在 1-[(6-氯-3-吡啶)甲基]吡啶-2(1H)亞胺(100 mg,0.45 mmol)的乙腈(10 mL)溶液中加入氯化碘乙酸(102 mg，0.50 mmol)。在室溫攪拌反應(yīng)2 h，加入乙酸乙酯(30 mL)。然后依次用1 N HCl(10 mL×3)和1 N NaOH(10 mL×3)溶液沖洗。干燥有機(jī)層，真空蒸發(fā)。用硅膠柱色譜法(甲醇∶乙酸乙酯=1∶1)分離得到棕色固體化合物 18：40 mg(23%)；mp 116～118 ℃(decom)；NMR (CDCl3),δH3.88+4.17(2H,2s),5.46 (2H,s),6.64(1H,t,J=13.5 Hz),7.31+7.33(1H,2d,J=4.3 Hz,J=4.3 Hz),7.58(2H,m),7.81(1H,m),8.25+8.33 (1H,2d,J=8.9 Hz,J=9.1 Hz),8.46(1H,t,J=4.5 Hz)；δC47.2,52.7,112.5,121.7,124.6,124.7,130.1,137.6,139.2,140.5,149.4,149.5,151.7。C13H11ClIN3O的ESI-HRMS：計算值(+H+) 387.9713；試驗值 387.9716。

圖2 2個放射性標(biāo)記的煙堿殺蟲劑[3H]FLP和[3H]IMI和FLP相似物的化學(xué)結(jié)構(gòu)(*表示氚的位置)

N-[(E)-1-(6-氯-3-吡啶甲基)吡啶-2(1H)-亞基]-2-苯甲酰胺(22)合成過程如下：化合物22的合成與化合物18的相似，只是氯化碘乙酸換為苯甲酰氯，得到黃色固體化合物 22：35 mg(20%)；mp 115～117 ℃；NMR (CDCl3),δH5.53(2H,d,J=4.1 Hz),6.54-6.55(1H,m),7.28-7.30(1H,m),7.38-7.47(3H,重疊 m)，7.53-7.63(2H,重疊 m)，7.72(1H,m),8.16(2H,d,J=8.3 Hz),8.36 (1H,dd,J=8.3 Hz,J=2.7 Hz),8.45(1H,broad s)；δC52.5,111.4,121.8,124.8,128.0,129.3,130.7,131.2,137.7,138.7,138.8,139.7,149.2,151.6,158.9,174.4。C18H14ClIN3O的ESI-HRMS：計算值323.0825；試驗值 323.0810。

其他物質(zhì)都購買或合成。

1.2 殺蟲活性

按文獻(xiàn)(Kagabu,K等，2013)測定了試驗化合物對褐飛虱、白背飛虱、灰飛虱、黑尾葉蟬、棉蚜、溫室白粉虱、赤須盲蝽、西花薊馬、小菜蛾、稻負(fù)泥蟲和家蠅的活性，以及對蜜蜂、歐洲熊蜂和角額壁蜂的急性毒性[8]。

表1為FLP、IMI和其他商業(yè)化殺蟲劑對不同標(biāo)靶害蟲的活性。FLP對褐飛虱、白背飛虱、小菜蛾、稻負(fù)泥蟲和家蠅的活性高于 IMI，對灰飛虱、黑尾葉蟬、赤須盲蝽和西花薊馬(葉用或點滴施用)的活性與IMI相當(dāng)，對棉蚜和溫室白粉虱的活性低于IMI和呋蟲胺。FLP對白背飛虱的活性高于氟啶蟲胺腈，對褐飛虱的活性與氟蟲腈相似，對家蠅的活性與氯菊酯相似。對稻負(fù)泥蟲、西花薊馬和小菜蛾的活性低于呋蟲胺、甲氨基阿維菌素和多殺菌素。FLP對其他種群的褐飛虱[2014和2015年從日本鹿兒島收集(葉用)]的活性是IMI的29和41倍，氟蟲腈的5～7倍(表2)。此外，即使噴淋土壤施用，F(xiàn)LP比IMI和氟蟲腈穩(wěn)定，對飛虱有效。對同一褐飛虱種群，F(xiàn)LP的活性是IMI的5或13倍，與氟蟲腈的相似。對灰飛虱[從小田原(2001和 2006年)、大分(2013)和茨城(2016)，日本]種群，F(xiàn)LP的活性是IMI的2～31倍；對過去幾年收集的種群，F(xiàn)LP的活性是氟蟲腈的5～22倍，氟蟲腈只對2001年在小田原收集的種群有高活性。在生態(tài)毒理方面，IMI經(jīng)口服和/或點滴施用對蜜蜂和歐洲熊蜂有高毒，而FLP對授粉昆蟲無害(表3)。FLP對角額壁蜂低毒。

表1 FLP、IMI和其他殺蟲劑對不同害蟲的殺蟲活性

表2 FLP、IMI和氟蟲腈對從日本收集的褐飛虱和灰飛虱田間種群的殺蟲活性

表3 FLP與IMI對傳粉昆蟲成蟲的急性毒性比較

1.3 電生理作用

從美國蜚蠊雄成蟲分離得到腹神經(jīng)索(從末端腹神經(jīng)節(jié)到第六神經(jīng)節(jié))，按文獻(xiàn)方法(Zhao,X等，2003)培養(yǎng)。用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)研究了煙堿或FLP的電生理作用。

在應(yīng)用10 μM煙堿后激發(fā)解離的末端腹神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元產(chǎn)生內(nèi)向電流(圖3)。相比，10 μM FLP(甚至100 μM (沒有列出數(shù)據(jù)))不會激發(fā)產(chǎn)生內(nèi)向電流，隨后用鹽溶液沖洗2 min，再用10 μM煙堿處理能激發(fā)產(chǎn)生反應(yīng)。驚奇的是，在用10 μM煙堿處理前用1 nM FLP處理1 min，F(xiàn)LP有很強的阻斷活性。此外，即使用鹽溶液沖洗6 min，煙堿的激發(fā)作用也不會恢復(fù)，F(xiàn)LP抑制煙堿誘導(dǎo)產(chǎn)生電流的IC50為0.32 nM(圖3)。

圖3 ACh和FLP(處理2 s)處理使解離的美洲大蠊末端神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元產(chǎn)生的典型電生理反應(yīng)(使用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù))

1.4 構(gòu)-效關(guān)系

集中研究了雜環(huán)(化合物 1-10)二烯 π電子和鹵原子(化合物1和11-20)對化合物對家蠅煙堿乙酰膽堿受體的結(jié)合力和對灰飛虱的殺蟲活性影響的構(gòu)-效關(guān)系(表4)。環(huán)上具有二烯π電子的FLP(1)與煙堿乙酰膽堿受體的結(jié)合力(以 IC50表示)大于相應(yīng)的飽和相似物(2)。相似地，不飽和的噻唑啉(3)或咪唑啉(5)相似物的結(jié)合力大于相對應(yīng)的飽和噻唑烷(4)或咪唑烷(6)。二氫吡啶環(huán)上有一個氮原子的化合物，即二氫噠嗪(7)、二氫-1,3-嘧啶(8)、二氫-1,5-嘧啶(9)和二氫吡嗪，其環(huán)上電子密度降低，沒有活性。N-乙酰基相似物(CH3)(11)的親和力只有相對應(yīng)的 N-三氟乙酰基(CF3)FLP(1)的1/240。有趣的是，含有取代基 CHF2、CF2Cl、CCl3、CHCl2、CH2Cl、CH2Br 和CH2I的N-鹵乙酰基相似物的親和力與FLP(1)一樣。N-硝基(19)和N-氰基(20)相似物和家蠅的煙堿乙酰膽堿受體的親和力非常強。對昆蟲煙堿乙酰膽堿受體具有高親合力的化合物(1，12，13，17和19)對灰飛虱有殺蟲(以LD90表示)作用，但其他高親合力的化合物(3，14，15，16，18和20)的殺蟲活性低。親合力低的化合物(2，4－11)如預(yù)測一樣沒有殺蟲活性。有趣的是化合物19有殺蟲活性，但化合物20活性很低。

表4 FLP相似物替代[3H]FLP(1 nM)與家蠅nAChR結(jié)合的潛力和對灰飛虱的殺蟲活性

2 與靶標(biāo)的結(jié)合

按照Tomizawa等人(1996)的方法進(jìn)行了[3H]FLP或[3H]IMI與野生家蠅大腦煙堿乙酰膽堿受體結(jié)合的試驗。用桿狀病毒系統(tǒng)表達(dá)了哺乳動物的α4β2煙堿乙酰膽堿受體。把從Origene Technologies購買的大鼠α4或β2亞基cDNA分別插入XhoI/EcoRI位點或BamHI/XhoI位點的pBacPAK8。根據(jù)BacPAK 桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)(Clontech Laboratories,Mountain View,CA)指導(dǎo)手冊進(jìn)行了Sf21細(xì)胞的轉(zhuǎn)染、噬菌斑篩選、重組病毒擴(kuò)增、感染和收集細(xì)胞。單層細(xì)胞培養(yǎng)，接種α4和β2重組病毒，感染復(fù)數(shù)為10。在感染72 h后收集Sf21細(xì)胞。按D’Amour和Casida的方法進(jìn)行受體制備和[3H]NIC結(jié)合。用SigmaPlot 13 軟件(SYSTAT Software,San Jose,CA)計算IC50(取代50%結(jié)合的放射配體的試驗化合物濃度)和結(jié)合參數(shù)[離解常數(shù)(KD)、最大結(jié)合能力(Bmax)、希爾系數(shù)(nH)]。

按文獻(xiàn)方法(Tomizawa,M.等，2008；Ohno,I.等，2009；Tomizawa,M.等，2011)進(jìn)行了FLP與處于與IMI結(jié)合狀態(tài)的海蝸牛AChBP結(jié)構(gòu)(PDB 3C79)對接和分子動態(tài)(MD)模擬研究。這涉及受體中的一個水分子(已知在IMI的吡啶氮和loop E氨基酸間形成橋連氫鍵)。FLP與一對亞基鏈[(+)-和(－) -face subunit chains]對接。然后，對AChBP-FLP進(jìn)行MD模擬，來充分開發(fā)活性位點區(qū)域的構(gòu)象空間。由于這對[(+)-and(－)-chains]鏈模型的結(jié)構(gòu)局限性，對結(jié)合骨架有一定的限制。隨后，根據(jù)Cerón-Carraco等人的方法，選擇MD模擬的樣本架構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的密度泛函理論(DFT)計算。以高DFT水平[M06-2X/CCPVTZ(-F)+均衡校正]單獨計算了相關(guān)氨基酸和一個水分子與FLP以在4?距離范圍內(nèi)對接的相互作用能量。

2.1 結(jié)合特點

比較了[3H]FLP和[3H]IMI分別與家蠅受體結(jié)合的飽和等溫線(圖4)。發(fā)現(xiàn)[3H]FLP有多個結(jié)合點，即KD有0.27、6.5 nM，Bmax有170、210 fmol/mg蛋白，nH0.66。相比，發(fā)現(xiàn)[3H]IMI只有一個結(jié)合點，即KD2.2 nM，Bmax220 fmol/mg蛋白，nH0.98。

圖4 [3H]FLP(左)和[3H]IMI(右)與野生家蠅大腦nAChRs特異性結(jié)合的飽和等溫線和Scatchard圖

比較了不同煙堿制劑與[3H]FLP受體和[3H]IMI受體的作用。表5中所有制劑的IC50表明2個生測系統(tǒng)具有基本相同的相互關(guān)系。nHs為結(jié)合特性指數(shù)，具有不同N-酰基基團(tuán)(1、11、21和22)的FLP相似物替代[3H]FLP的nHs與替代[3H]IMI的一致，即nH約為 1.0，表示沒有協(xié)同作用。然而，其他制劑(NIC、IMI、ACE、CLO 和 FPF)替代[3H]FLP的nH為 0.53～0.78，表明具有拮抗作用，而它們替代[3H]IMI的nH約1.0。值得注意的是，TFM在2個生測系統(tǒng)中都表現(xiàn)為拮抗作用(nH0.64～0.65)。

表5 不同煙堿劑代替[3H]FLP(1 nM)或[3H]IMI(5 nM)與家蠅nAChRs結(jié)合的活性

進(jìn)行了同時雙放射性配體結(jié)合試驗(表6)，試驗中進(jìn)行了2個放射性配體與同一家蠅大腦受體溶液同時結(jié)合或直接競爭研究。此試驗?zāi)茏C明2個放射性配體是結(jié)合于不同位點(或受體亞型)還是同一區(qū)域(或緊密偶聯(lián)位點)。在飽和試驗的基礎(chǔ)上可知(圖4)，1或20 nM [3H]FLP分別為或接近高親和點(KD0.27 nM)和低親和點(KD6.5 nM)的飽和度。20 nM[3H]IMI是KD(2.2 nM)的9.1倍。發(fā)現(xiàn)[3H]FLP(1 nM)和[3H]IMI(20 nM)的結(jié)合率分別為79.4%和20.6%，理論值為 100%。二者同時結(jié)合的總結(jié)合率只有44.6%。因此，一個放射性配體對另一個放射性配體的結(jié)合有明顯的干擾作用。而[3H]FLP和[3H]IMI(都為20 nM)的結(jié)合率分別為理論值(100%)的88.6%和11.4%。有趣的是，在上述條件下(都為20 nM)，同時使用2個放射性配體，結(jié)合率為87.5%，即2個配體大部分結(jié)合于不同的位點。因此，高親和[3H]FLP結(jié)合點(1 nM就達(dá)到飽和狀態(tài))與[3H]IMI的重疊，2個物質(zhì)在同一結(jié)合位置競爭性結(jié)合。相比，低親和[3H]FLP結(jié)合點(20 nM時飽和)是與上述提及的不同的獨立受體。此外，α-金環(huán)蛇毒素替代與家蠅受體結(jié)合的[3H]FLP的IC50為860 nM，F(xiàn)LP代替結(jié)合的α-金環(huán)蛇毒的 IC50為 300 nM，表明FLP對 α-金環(huán)蛇毒受體不敏感。

表6 同時雙放射性配體與家蠅nAChRs結(jié)合

顯然，[3H]FLP(100 nM)與重組的大鼠α4β2煙堿乙酰膽堿受體沒有特異性結(jié)合(2.4%)，而[3H]NIC(5 nM)特異性結(jié)合(97%)(表7)。此外FLP與2個代表性煙堿生物堿(－)-NIC和(±)-EPI(分別為2.8、0.09 nM)相比，與α4β2煙堿乙酰膽堿受體([3H]NIC為報道分子測定)的結(jié)合親合力非常低(1 100 nM) (表8)。FLP經(jīng)口和真皮施用對大鼠無高毒毒性(表8注腳)。

表7 放射性配體與重組大鼠α4β2 nAChR的結(jié)合

表8 煙堿配體替代[3H]NIC(5 nM)與重組大鼠α4β2 nAChR的結(jié)合活性

2.2 結(jié)合點相互作用

在以上構(gòu)-效關(guān)系研究和先前的化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)模擬建立FLP與海蝸牛AChBP(是昆蟲煙堿乙酰膽堿受體胞外配體結(jié)合域的適宜結(jié)構(gòu)代替物)結(jié)合位點相互作用關(guān)系(圖5)。FLP的氯吡啶氯接觸loop E A107和M116，在氯吡啶氮、I106和I118間形成水介導(dǎo)的氫鍵。三氟乙酰的三個氟原子通過氫鍵或疏水性相互作用與C226-227、S189、Y55、Q57和I118接觸。=NC(O)氧接觸Y55 OH、或S189/C190骨架的NH。FLP的吡啶亞基上的2個π-電子系統(tǒng)和W147和Y118形成π-堆積。在較高DFT水平計算了FLP和海蝸牛AChBP中形成 FLP結(jié)合口袋的每個相關(guān)氨基酸間的相互作用能量(表9)。Loop B W174和 loop C C190-191和FLP有很強的相互作用。Loop E I118、loop C Y188和水也有重要的相互作用。Loop D Q57或Y55也有一定的貢獻(xiàn)，而loop C S189或loop E M116似有相互作用。

圖5 FLP與海蝸牛AChBP(昆蟲nAChR配體結(jié)合域的適宜替代結(jié)構(gòu))結(jié)合位點相互作用的結(jié)構(gòu)模型

表9 FLP與形成結(jié)合腔的主要氨基酸的相互作用能量

3 討 論

與靶標(biāo)具有非典型的相互作用而不會被解毒的新穎化學(xué)類型煙堿殺蟲劑的開發(fā)可能賦予此類物質(zhì)獨特的生物學(xué)特性，如對抗新煙堿類殺蟲劑的害蟲具有高活性，對傳粉媒介安全。

本文介紹了Meiji Seika Pharma開發(fā)的一個新藥劑 FLP，此產(chǎn)品具有優(yōu)異的殺蟲活性，特別是對水稻害蟲，包括對IMI不敏感的害蟲種群。重要的水稻害蟲褐飛虱和和灰飛虱由于細(xì)胞色素 P450(s)的解毒能力增加而對IMI和其他新煙堿殺蟲劑產(chǎn)生抗性。令人驚奇的是，R81T突變(桃蚜β1 loop D上)的抗IMI的桃蚜(高抗FRC品系)仍保留有一個高親和性[3H]IMI結(jié)合點(KD4 nM和Bmax2000 fmol/mg蛋白)。要強調(diào)的是在急性毒性評估中 FLP比 IMI和其他新煙堿殺蟲劑對蜜蜂的毒性低。此外，F(xiàn)LP對哺乳動物安全，部分原因是和脊椎動物大腦中表達(dá)的主要煙堿乙酰膽堿受體亞型即重組大鼠 α4β2受體親和性低。

就結(jié)合特性而言，[3H]FLP與多個受體亞型結(jié)合。有趣的是其中之一被認(rèn)為是[3H]IMI敏感亞型。其他的[3H]FLP位點可能是IMI不敏感亞型。因此，F(xiàn)LP可能作用于不同的昆蟲煙堿乙酰膽堿受體亞型。NIC、3個新煙堿殺蟲劑(IMI、ACE和CLO)，和2個新殺蟲劑FPF和TFM以不同于含有N-酰基亞胺藥效團(tuán)的FLP相似物的方式作用于高親和性的[3H]FLP位點。相比，這6個煙堿藥劑和FLP相似物競爭性地作用于[3H]IMI位點。這些發(fā)現(xiàn)表明接納FLP相似物的N-酰基亞胺藥效團(tuán)的結(jié)合亞位點或合適的位置與新煙堿N-硝基/氰亞胺基團(tuán)的不一樣，但是，整個 N-酰基結(jié)合位置的一小部分為與 N-硝基/氰基頂端相互作用點。FLP大概與新煙堿殺蟲劑共用同一腔(或緊密偶聯(lián)的亞位點)。另一方面，TFM可能以不同于新煙堿或FLP的方式與家蠅煙堿乙酰膽堿受體相互作用，雖然TFM以競爭的方式與家蠅[3H]IMI位點結(jié)合。FLP對草地貪夜蛾的神經(jīng)元有激動作用，而TFM為大蠊的煙堿作用拮抗劑。本文研究中，F(xiàn)LP也呈現(xiàn)強的拮抗作用。然而，CLO對大蠊的神經(jīng)元有興奮作用。毫無疑問FLP具有不同于FPF和新煙堿的生理作用。

IMI和FLP都含有6-氯吡啶-3-基甲基基團(tuán)，然而它們的藥效系統(tǒng)大不同。新煙堿在胍或脒和硝基或氰基取代基間共面，因此產(chǎn)生電子共軛現(xiàn)象，使部分負(fù)電荷朝末端氧或氮原子流動。帶負(fù)電荷的氧或氮主要與loop C氨基酸形成氫鍵(圖6)。因此，共軛電子系統(tǒng)為新煙堿主要的藥效團(tuán)。事實上，硝基/氰亞胺新煙堿與由昆蟲α (家蠅的α2或果蠅α2)和哺乳動物 β(大鼠 β2)亞基組成的雜交煙堿乙酰膽堿受體(s)有高親和性。一旦雜交受體(果蠅α2/雞β2)的果蠅α2亞基被雞α4亞基替代，此受體對IMI的反應(yīng)就完全沒有了。假想雜交受體由昆蟲α與脊椎動物β2亞基組成，昆蟲loop D序列被插入其中，適當(dāng)?shù)卦黾恿薎MI-激發(fā)的興奮性反應(yīng)(EC50s比野生型高幾倍)。形成鮮明對比的是，F(xiàn)LP三氟乙酰基的氟原子與loop C、D和E氨基酸經(jīng)氫鍵(s)和/或范德瓦爾斯接觸有不同的相互作用。因此，長的延伸的FLP三氟乙酰基藥效團(tuán)被由loops C、D和E組成的界面腔錨定。相對地，相似物N-乙酰氨基(例如具有吡嗪環(huán)的化合物21)型藥效團(tuán)位于上述提到的位置。此外，雜環(huán)上的二烯π-電子和loop B和C的芳香氨基酸形成π-堆積相互作用，賦予非常穩(wěn)定的能量。因此以上2個獨特的FLP藥效團(tuán)對結(jié)合表面的分子識別具有獨特的和決定性作用。此外，在電生理學(xué)和放射性配體結(jié)合的基礎(chǔ)上對 FLP相似物構(gòu)-效關(guān)系的研究能夠充分地解釋FLP的殺蟲作用機(jī)制。

圖6 FLP C(O)CF3藥效團(tuán)與海蝸牛AChBP loops C、D和E氨基酸(上左)獨特結(jié)合相互作用的圖示[與IMI NO2頂端氧與loop C氨基酸(PDB 3C79)(上右)相互作用形成鮮明對比]

總之，F(xiàn)LP為Meiji Seika Pharma發(fā)現(xiàn)的新化學(xué)類型煙堿殺蟲劑，具有顯著的生物學(xué)特性，對抗新煙堿類殺蟲劑的水稻害蟲具有優(yōu)異的防效，對授粉媒介高度安全。有趣的是，F(xiàn)LP以不同于其他煙堿殺蟲劑的識別方式作用于昆蟲煙堿乙酰膽堿受體，為拮抗劑。

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2017.06.04

TQ453

A

1009-6485(2017)06-0016-07

姜靜(1993—)，女，甘肅定西人，在讀研究生。研究方向：藥物篩選新靶點確定及實踐。E-mail: JannicaJiang@126.com。

2017-12-01。