手性三唑类农药

4月21日，农业部农药化学与应用重点开放实验室第三届学术委员会第二次全体会议在中国农业大学召开。 　　中国农业大学副校长王涛、农业部教育司技术引进与条件建设处处长赵耀辉、农科院植保所副所长郑永权、农科院植保所科研处处长郑传临出席，校长助理兼科研院常务副院长龚元石主持会议。 　　王涛在致词中对会议的召开表示祝贺，并感谢农业部主管部门及历届学术委员会成员对实验室发展的支持和帮助。本次学术委员会会议召开在国家‘十二五’即将启动之时，王涛希望实验室在做好年度总结和计划的同时，将眼光放得更远，充分发挥学术委员会的学术指导作用，利用好各位专家和领导的智慧，为实验室的长远发展做好规划，绘好蓝图。 　　农业部农药化学及应用重点开放实验室是由中国农业大学理学院和中国农业科学院植物保护研究所联合组建而成，首次命名时间为1996年7月30日。在农业部1999年、2002年和2005年组织的三次部属实验室评比中，本实验室分别被评为B类、A类、A类实验室，在80多个参评实验室中分列第十五、第十和第七名。经过近15年的建设和运行，已经发展成为我国农药创制和应用方面的一个重要的科学研究和技术支撑平台，也是我国农药学人才培养的重要基地之一。 　　会上，实验室主任杨新玲教授汇报了实验室2009年度工作进展报告及2010年工作计划。2009年，实验室在科学研究、人才培养、队伍建设和开放交流等方面均取得了可喜进展。实验室主持或参与各类科研课题315项，在研经费达3800万元。实验室在新型离子液体、手性催化研究、手性农药分离分析及环境行为等方面成绩骄人，在土传病虫害防治、模拟肽昆虫生长调节剂创制、农药残留新技术等方面也有不俗的表现：全年发表论文186篇，其中SCI论文100篇，影响因子5.0以上的论文有3篇 申请中国发明专利30项，国际专利2项，获得授权专利17项 获得各类奖励15项，其中省部级奖励3项 培养农药学各类人才180名，2009年度获得国务院特殊津贴1人，北京市教学名师1人，引进校级二类优秀人才2人，在专业学术团体任(副)理事长或秘书长6人次。在开放交流与合作方面，实验室2009年度资助10项开放课题，有16人次客座人员来室工作，10余人次外国专家来访，派出20余人次出国交流与合作，营造了浓厚的学术交流氛围。秦兆海、曹坳程、何雄奎及巨修炼教授分别围绕新农药创制、外来入侵植物的防治、新型施药机械及高效施药技术、农药作用分子靶标研究而做的4个特色学术报告，得到与会专家的好评。 　　在听取汇报后，赵耀辉、郑传临分别发言，对实验室过去取得的成绩表示祝贺，并对实验室今后发展提出了新的要求。 　　校长助理兼科研院常务副院长龚元石主持开幕仪式，科研院基地管理处吴海琴处长，植保所科研处处长郑传临，学术委员会委员、实验室固定人员等30余人参加了会议。 　　学术委员会主任李正名院士主持了学术报告和2010年度开放基金评审事宜，对提交的20余份开放课题申请进行了评审。专家们还对实验室‘十二五’发展规划进行了讨论。郑永权主任代表实验室向各位领导和专家表示感谢并做了总结发言。 　　华东理工大学校长钱旭红、贵州大学副校长宋宝安、农业部农药检定所副所长顾宝根、中国农药产业技术创新联盟理事长王龙根、中国农药工业协会秘书长孙叔宝、北京农药学会张钟宁理事长等出席会议。 参会代表合影

2013年8月9日，欧盟委员会发布实施条例(EU)No 767/2013，修改条例(EU)NO 540/2011附件，撤销农药活性物质联苯三唑醇(Bitertanol)的许可，欧盟成员国应自2014年3月1日起撤销含有联苯三唑醇活性物质的植物保护产品的授权，赋予成员国的宽限期最晚在撤销许可后的12个月。法规自公布20日起生效。 　　(EU)No 767/2013详见：http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2013:214:0005:0006:EN:PDF

植物病毒病严重危害农作物的整个生长发育周期，是农业生产中仅次于真菌的第二大类世界性植物病害。其中马铃薯Y病毒（potato virus Y，PVY）是十大植物病毒病害之一，其主要危害茄科、豆科和藜科等农作物，给农业生产带来了极为严重的损失。PVY在植物体内绝对寄生性，植物体对其又缺乏完整有效的免疫系统，使PVY在实际的生产活动中的防治变得特别困难。目前，田间用于防治PVY的商品化药剂主要有氨基寡糖素、病毒唑和宁南霉素等，但是这些商品化的药剂仍不同程度的存在防治效果不够理想和防治成本高等问题。因此，创制高效、绿色友好和作用机制独特的抗PVY活性药物分子，仍然是现代农业生产中一个亟待解决的科学问题。植物病毒的功能性外壳蛋白（Coat protein, CP）对于病毒生命周期的多个阶段至关重要，参与病毒颗粒组装、病毒基因组保护、宿主细胞间运动和媒介传播等。因此，战略性地靶向PVY CP的抗病毒策略已经备受关注。然而，尽管许多抗病毒药物是基于PVY CP而设计或者是宣称其可能靶向CP，但这些药物具体是如何作用于 CP 来抑制病毒致病性的，在很大程度仍是未知的。2024年3月13日，贵州大学绿色农药全国重点实验室宋润江教授作为通讯作者、博士生韦春乐作为第一作者在Advanced Science（影响因子IF=15.1）发表了题为“Innovative Arylimidazole-Fused Phytovirucides via Carbene-Catalyzed [3+4] Cycloaddition: Locking Viral Cell-To-Cell Movement by Out-Competing Virus Capsid-Host Interactions”的文章，该研究通过氮杂环卡宾催化合成得到的手性苯并咪唑并二氮杂卓衍生物-3j (S)具有较好抗PVY活性，进一步机制研究揭示了小分子-3j (S)与PVY CPR¹⁹¹形成的氢键影响了PVY CP与NtCPIP蛋白之间的互作，进而影响PVY在宿主细胞间的移动从而实现对病毒侵染的抑制。 研究结果1、氮杂环卡宾催化高效合成手性的苯并咪唑并二氮杂卓衍生物作者以具有广泛生物活性的苯并咪唑类衍生物1a和α-溴代肉桂醛2a作为模型反应对反应条件进行筛选，通过N-杂环卡宾（NHC）一步合成苯并咪唑并二氮杂卓衍生物3a。最终以NHC A作催化剂、碳酸钾作碱和THF作溶剂，在室温下反应12h，以优秀的收率和对映选择性得到目标化合物（图1）。在最优条件下对底物普适性进行研究，该反应在不同取代基的苯并咪唑类衍生物1a和不同取代基的α-溴代肉桂醛2a下反应都能以高收率和高对映选择性得到目标化合物（图2）。图1. 反应条件的优化图2. 底物的普适性研究2、苯并咪唑并二氮杂卓衍生物的抗PVY活性测试通过半叶枯斑法测试了所有苯并咪唑并二氮杂卓衍生物的目标化合物的抗PVY活性。测试的结果表明，部分苯并咪唑并二氮杂卓衍生物对PVY表现出了较好的抑制活性。其中，化合物-3j (S)（239、198和98 μg/mL）抗PVY的治疗、保护和钝化活性均优于对照药剂病毒唑（650、627和242 μg/mL），表现出最佳的抗PVY活性。值得注意的是，化合物-3j表现出了与手性构型相关的活性差异。其中，-3j (S)的活性优于其对映异构体-3j (R)以及外消旋体-3j (rac)。这意味着-3j (S) 可能作为一种潜在的手性药物。表1. 目标化合物抗PVY活性的EC₅₀值 (μg/mL)3、潜在靶标位点的筛选和功能验证PVY CP是一个多功能的关键靶标蛋白，与病毒的细胞间移动、长距离移动和蚜虫的传播等密切相关，常常被作为潜在的靶标蛋白进行研究。活性小分子-3j (S)与PVY CP进行的分子对接表明，PVY CPR¹⁹¹和PVY CPN¹⁵¹可能是小分子-3j (S)作用于PVY CP的潜在靶标位点。作者通过原核表达分别纯化了野生型和突变型的PVY CP，并通过微量热涌动法测试了突变前后与小分子-3j (S)结合力的差异，验证了潜在的靶标位点。通过定点突变策略构建了突变的PVY CPR¹⁹¹A-GFP和PVY CPN¹⁵¹A-GFP侵染性克隆，在活体上对潜在的靶标位点进行验证和功能分析。结果表明PVY CPN¹⁵¹位点对病毒的系统侵染几乎没有影响，而PVY CPR¹⁹¹位点病毒的系统侵染至关重要。图3. 潜在靶标位点的筛选与验证图4. 潜在的靶标位点的验证与功能分析为进一步解释PVY CPR¹⁹¹和PVY CPN¹⁵¹结合位点对PVY系统侵染的影响，作者通过激光共聚焦显微镜观察了不同处理组浸润烟草后的胞间移动现象。结果表明，突变型PVY CPN¹⁵¹A-GFP的胞间移动效率与野生型PVY-GFP相当，而将PVY CPR¹⁹¹突变后，能破坏病毒的胞间移动。进一步验证小分子-3j (S)对病毒侵染影响的实验表明，与DMSO处理组后相比，经小分子-3j (S)处理后，PVY-GFP在本氏烟中的胞间移动效率和系统侵染显著受到抑制。图5. 潜在的靶标位点的验证与功能分析4、寄主关键蛋白的筛选和功能验证植物寄主因子对植物病毒的有效侵染至关重要，参与马铃薯Y病毒属的胞间移动同时与CP相互作用的寄主因子也被逐渐揭示。其中来自烟草的DnaJ样蛋白NtCPIPs，主要参与病毒的细胞间运动，并在与CP相互作用后导致PVY在宿主植物中的有效扩散。作者通过共免疫沉淀实验验证了寄主因子NtCPIP与野生型GFP-PVY CP和突变型GFP-PVY CPR¹⁹¹A蛋白的互作差异。同时，在烟草植株上过表达NtCPIP后，促进了PVY在烟草中的侵染。总的来说，实验的数据表明PVYR191A-GFP的胞间移动受阻可能是由于PVY CPR¹⁹¹A和NtCPIP之间的相互作用中断，并且NtCPIP能有效促进病毒的胞间移动和系统侵染。图6. 潜在的靶标位点的验证与功能分析总结研究团队通过NHC催化[3+4]七元氮杂环化合物的不对称合成，实现了手性苯并咪唑并二氮杂卓类化合物的高效合成。以PVY为研究对象，通过半叶枯斑法从75个目标化合物中筛选出最佳抗PVY活性的苯并咪唑并二氮杂卓衍生物-3j (S)，化合物-3j (S)抗PVY的治疗、保护和钝化活性均优于市售的对照药剂病毒唑，表现出良好的应用前景。初步的作用机制研究揭示了手性的活性小分子-3j (S)与PVY CPR¹⁹¹形成的氢键竞争性地阻碍了PVY CP与NtCPIP蛋白之间的正常互作，进而影响PVY病毒粒子在宿主植物细胞间的移动，导致植物中病毒的积累水平下降，从而实现对病毒侵染的抑制。总之，这项工作通过不对称催化与生物活性测试相结合发现了具有良好抗PVY活性的手性小分子，并利用分子生物学技术深入揭示其分子机制，为促进交叉学科发展提供了研究基础。此工作部分结果近期发表于Advanced Science。贵州大学绿色农药全国重点实验室博士生韦春乐为论文第一作者。图7. 活性分子抑制PVY侵染可能的作用机制模式图