01 成果简介
2025年7月13日，剑桥大学Madeline E. Kavanagh、曼彻斯特大学Kirsty J. McLean等研究人员合作在J. Med. Chem. 上发表了题为“Fragment-Based Development of Small Molecule Inhibitors Targeting Mycobacterium tuberculosis Cholesterol Metabolism”的文章。
本研究通过片段筛选与基于结构的药物设计相结合的方法，开发出首个双靶点CYP125/142抑制剂5m，其对耐药结核菌在宿主细胞内外的生长均有显著抑制作用，为新一代抗结核药物开发提供了极具前景的候选分子和研究工具。
X 射线晶体学从结合模式解析、替代模型构建到构效关系验证，全程指导了抑制剂的设计与优化，是实现从片段到高效双靶点抑制剂跨越的关键技术。
02 背景介绍
结核病（TB） 是全球致死率最高的传染病之一，多重耐药（MDR）和广泛耐药（XDR）菌株的蔓延加剧了治疗困境。结核分枝杆菌（Mtb）在宿主体内依赖胆固醇作为碳源维持长期感染，而胆固醇代谢的第一步由CYP125和CYP142两种细胞色素P450酶催化。因此，抑制这两种酶有望削弱Mtb的代谢能力并增强宿主免疫反应。
03 图文概览
片段筛选与先导化合物的发现
研究构建了含80个片段的库，避免使用咪唑类（减少脱靶与耐药风险）。通过紫外-可见光谱筛选能与 CYP125/CYP142 结合的片段，识别出先导化合物 1a。
图1. 片段筛选与候选化合物1a 的结合验证
基于结构的设计与优化
通过x射线晶体学解析了CYP142与1a的共晶结构（分辨率1.7 Å），基于结构，通过片段连接策略（fragment linking）优化了1a，合成了多个类似物。通过解析优化化合物 5m、5j 与 CYP125/142 的共晶结构，验证了结构设计的有效性。
图2. 基于 CYP142 结构的抑制剂设计策略
图3. CYP125/142 与优化化合物的共晶结构解析
活性与作用机制验证
通过酶活性抑制实验和抗菌活性验证实验，证明了化合物5m对CYP125/142的强抑制活性及其对Mtb生长的显著抗菌效果。
图 4：CYP125/142 的体外抑制活性验证
图 5：化合物的抗结核活性与选择性验证
04 结果讨论
该研究结合片段筛选与结构设计，首次开发出靶向 CYP125/142 的双靶点抑制剂，证实胆固醇代谢途径是抗 Mtb 的有效靶点，尤其对依赖胆固醇的胞内 Mtb 和耐药菌株。
通过x射线晶体学首次解析了CYP125/142与抑制剂的共晶结构，为后续优化提供了模板。
