近日，南京農業(yè)大學章維華教授和張明智副教授團隊在生理學國際權威期刊《Journal of Pineal Research》在線發(fā)表了題為“Design, Synthesis, and Antifungal Activity of Melatonin Derivatives Containing a (Thio)Semicarbazide Group”的研究論文，報道了褪黑素衍生物的設計合成及其對常見農業(yè)病原真菌的抗真菌活性研究，完成了基于人工智能技術的類農藥性預測，并測定了對潛在靶標SDH的活性，篩選獲得酶活性優(yōu)于商品化殺菌劑的化合物。

褪黑素（Melatonin）是一種由松果體分泌的激素，廣泛存在于動植物中，具有多種生物活性。作為一種抗氧化劑，褪黑素在調節(jié)生物鐘、改善睡眠、減輕氧化應激、抗炎和免疫調節(jié)等方面發(fā)揮著重要作用。近年來，研究發(fā)現褪黑素還具有一定的抗菌活性，能夠抑制某些病原菌的生長，尤其是對一些耐藥菌株，表現出一定的抑制作用。這使得褪黑素在植物保護和農業(yè)抗菌領域引起了廣泛關注。

研究團隊從褪黑素結構出發(fā)，分別引入脲、氨基脲、氨基硫脲片段并測試抗菌活性，發(fā)現含有氨基硫脲結構的褪黑素衍生物表現出顯著的抗菌活性。其中化合物Ⅲ-9對測試的六種植物致病真菌表現出廣譜的抑制活性，相較于褪黑素的抗菌活性提高了10倍以上，Ⅲ-9對水稻紋枯病菌的抑制率達到87.2%，活體抗菌活性結果表明，Ⅲ-9對黃瓜灰霉病菌、油菜菌核病菌和辣椒疫霉病菌有接近50%的抑制效果。此外，構效分析發(fā)現吲哚5號位取代基的存在，無論是推電子基還是吸電子基，均會使活性較低。

在此基礎上，團隊還通過分子對接模擬和酶活實驗對該系列化合物抗菌活性的作用機制進行了探索，比對篩選出琥珀酸脫氫酶（SDH）為對接靶標，結果表明Ⅲ-9，Ⅲ-10與SDH結合情況優(yōu)于對照藥啶酰菌胺的結合情況，與抗菌活性結果一致。SDH的酶抑制活性實驗結果顯示Ⅲ-9，Ⅲ-10優(yōu)于商品化抑制劑啶酰菌胺，與虛擬分子對接結果和實驗抗菌活性結果都保持了很好一致性，這些發(fā)現為SDH作為這一系列化合物的作用靶標提供了強有力的證據。研究團隊還利用基于人工智能技術的在線預測平臺對合成的化合物進行了類農藥性預測，以指導后續(xù)的結構優(yōu)化。

南京農業(yè)大學為該論文的第一署名單位和通訊單位，理學院研究生劉敬瑞為該論文的第一作者，理學院張明智副教授和武漢工程大學孫琦副教授為該論文的通訊作者，理學院章維華教授與先正達公司英國研發(fā)中心顧玉城博士對該研究提出了寶貴的指導意見，理學院研究生姜恩譽、本科生段淳寶、已畢業(yè)研究生程蘭對該工作也做出了重要貢獻，華中師范大學楊光富教授團隊望鈺霞博士在酶活性測試上給予了大力支持。該研究得到國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金項目和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目的資助。

據悉，《Journal of Pineal Research》（《松果體研究》）創(chuàng)刊于1984年，由國際著名出版商WILEY出版，發(fā)表關于所有脊椎動物松果體及其激素產物的基礎、應用和臨床的研究。根據最新數據，《Journal of Pineal Research》是內分泌學與代謝、神經科學、生理學一區(qū)期刊，WOS期刊分區(qū)中JCR學科排名3/85（Physiology）。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jpi.70038