近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)章維華教授和張明智副教授團(tuán)隊(duì)在生理學(xué)國(guó)際權(quán)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(bào)道了褪黑素衍生物的設(shè)計(jì)合成及其對(duì)常見(jiàn)農(nóng)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(shù)的類(lèi)農(nóng)藥性預(yù)測(cè)，并測(cè)定了對(duì)潛在靶標(biāo)SDH的活性，篩選獲得酶活性?xún)?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(dòng)植物中，具有多種生物活性。作為一種抗氧化劑，褪黑素在調(diào)節(jié)生物鐘、改善睡眠、減輕氧化應(yīng)激、抗炎和免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)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(zhǎng)，尤其是對(duì)一些耐藥菌株，表現(xiàn)出一定的抑制作用。這使得褪黑素在植物保護(hù)和農(nóng)業(yè)抗菌領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。

研究團(tuán)隊(duì)從褪黑素結(jié)構(gòu)出發(fā)，分別引入脲、氨基脲、氨基硫脲片段并測(cè)試抗菌活性，發(fā)現(xiàn)含有氨基硫脲結(jié)構(gòu)的褪黑素衍生物表現(xiàn)出顯著的抗菌活性。其中化合物Ⅲ-9對(duì)測(cè)試的六種植物致病真菌表現(xiàn)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(duì)水稻紋枯病菌的抑制率達(dá)到87.2%，活體抗菌活性結(jié)果表明，Ⅲ-9對(duì)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(gòu)效分析發(fā)現(xiàn)吲哚5號(hào)位取代基的存在，無(wú)論是推電子基還是吸電子基，均會(huì)使活性較低。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)還通過(guò)分子對(duì)接模擬和酶活實(shí)驗(yàn)對(duì)該系列化合物抗菌活性的作用機(jī)制進(jìn)行了探索，比對(duì)篩選出琥珀酸脫氫酶（SDH）為對(duì)接靶標(biāo)，結(jié)果表明Ⅲ-9，Ⅲ-10與SDH結(jié)合情況優(yōu)于對(duì)照藥啶酰菌胺的結(jié)合情況，與抗菌活性結(jié)果一致。SDH的酶抑制活性實(shí)驗(yàn)結(jié)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(duì)接結(jié)果和實(shí)驗(yàn)抗菌活性結(jié)果都保持了很好一致性，這些發(fā)現(xiàn)為SDH作為這一系列化合物的作用靶標(biāo)提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)還利用基于人工智能技術(shù)的在線預(yù)測(cè)平臺(tái)對(duì)合成的化合物進(jìn)行了類(lèi)農(nóng)藥性預(yù)測(cè)，以指導(dǎo)后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為該論文的第一署名單位和通訊單位，理學(xué)院研究生劉敬瑞為該論文的第一作者，理學(xué)院張明智副教授和武漢工程大學(xué)孫琦副教授為該論文的通訊作者，理學(xué)院章維華教授與先正達(dá)公司英國(guó)研發(fā)中心顧玉城博士對(duì)該研究提出了寶貴的指導(dǎo)意見(jiàn)，理學(xué)院研究生姜恩譽(yù)、本科生段淳寶、已畢業(yè)研究生程蘭對(duì)該工作也做出了重要貢獻(xiàn)，華中師范大學(xué)楊光富教授團(tuán)隊(duì)望鈺霞博士在酶活性測(cè)試上給予了大力支持。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的資助。

據(jù)悉，《Journal of Pineal Research》（《松果體研究》）創(chuàng)刊于1984年，由國(guó)際著名出版商WILEY出版，發(fā)表關(guān)于所有脊椎動(dòng)物松果體及其激素產(chǎn)物的基礎(chǔ)、應(yīng)用和臨床的研究。根據(jù)最新數(shù)據(jù)，《Journal of Pineal Research》是內(nèi)分泌學(xué)與代謝、神經(jīng)科學(xué)、生理學(xué)一區(qū)期刊，WOS期刊分區(qū)中JCR學(xué)科排名3/85（Physiology）。

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