专利名称：细菌群体感应的共价抑制的制作方法
技术领域：
本发明涉及细菌通讯的抑制剂、及其使用方法和制备方法。
背景技术：
作为群体密度的函数，细菌之间的基因表达的化学协调(chemical coordination)是通过已知为“群体感应” OlS)的机制来调节。细胞间的通讯使得单细胞有机体能够协调它们的行为以适应改变的环境，允许其与多细胞有机体竞争及共存。由 QS-控制的行为的实例包括生物膜的形成、毒力因子的表达、抗生素的产生及生物荧光的诱导。只有同时进行时，这些过程对细菌群体才是有益的。例如，由海洋细菌费氏弧菌(Vibrio fischeri)所产生的生物荧光对许多寄宿这种物种的有机体是有益的，但是只有在足够数量的细菌使其发光同步的时候。尽管已经发现了多种QS信号传导系统，在QS中所涉及的更多的蛋白和小分子仍有待描述(1-4)。在细菌中QS的重要性及其对人类健康的影响是显著的，尤其是当认为，估计在成年人中的总微生物种群至少比哺乳动物细胞的数量多九倍时。仅胃肠道就含有500-1000 种代表很大的遗传多样性的不同种类，且由于这些种类的大多数还未在体外培养，这个群体几乎还未表征。在协同重要过程方面，种内及种间的QS可很好地帮助这个共生群体，比如种群大小的维持及帮助或防止病原细菌的建群(5，6)。QS由自诱导物(autoinducer)调节，根据共享的分子特征，自诱导物可分成几个类别(图la，2-4)。超过70种的革兰氏阴性细菌采用N-酰基高丝氨酸内酯类(AHL)作为自诱导物，这个类别的QS信号内的差异出现在酰基侧链的长度与氧化状态方面。已表明来自不同种类的不同AHL在细菌感染中发挥着重要的作用。一个重要的实例是革兰氏阴性细菌，绿脓假单胞菌O^seudomonas aeruginosa) 0这种常见的环境微生物是一种条件性人病原体，例如，在患有囊性纤维化(CF，一种常见且致命的遗传性遗传疾病)的患者中是显著的，在该疾病中患者通常死于受损的肺防御功能。引起绿脓假单胞菌的发病机理及抗生素耐药性的一个重要因素在于其形成生物膜(微生物源的粘着到界面或相互粘着的固着细胞群)，占据胞外聚合物基体，并表现出在生长、基因表达及蛋白产生方面区别于浮游细胞的表型的能力。尽管生物膜的形成与特定的结构由不同QS系统(7)及其它因素比如环双-GMP来调节，已表明即使单一 QS调节子的抑制可导致整体生物膜形成的显著降低。在绿脓假单胞菌中的主要QS系统是通过3-氧代-C12-HSL的合成和分泌来调节的，当3-氧代-C12-HSL达到阈值浓度时，结合转录激活因子LasR。已提出，这种相互作用引起正确的折叠，之后二聚化且LasR 二聚体结合到其靶DNA，导致基因表达。此外，已发现几个其他小分子在基因表达的调节中发挥着作用(例如，C4-HSL，PQS)，尽管由3-氧代-C12-HSL识别所发起的信号传导事件似乎处于QS序位(hierarchy)的上端(8_10)。由于其医学的重要性，在绿脓假单胞菌中的QS已被广泛研究。在这个领域中一个著名的突破性进展是伴随着LasR结合到其天然配体(3-氧代-C12-HSL)的晶体结构的测定而发生的， 最近由BottomLey等报道(11)。在最近几年，已经将QS信号传导的干预发展成战胜发病的新方法。几个小组已经鉴定出在绿脓假单胞菌中表现出显著抑制QS的化合物，尽管这些努力所得到的强效抑制剂的数量仍然很低。效力中等的抑制剂的实例及其IC5tl值如表Ib所示。概述背景技术未教导或表明充分有效的细菌通讯抑制剂、及其使用方法和制备方法。通过提供细菌通讯的共价抑制剂及其使用方法和制备方法，本发明在至少某些实施方式中克服了这些背景技术的缺陷。抑制剂可任选地直接或间接地作用以抑制细菌通讯，且还可任选地作用于细菌通讯的任意阶段。根据至少某些实施方式，这些抑制剂是包括反应性基团的抑制性化合物(小分子)，优选地是能与其靶蛋白的活性位点中的亲核体形成共价键且不与其它蛋白非特异性地相互作用的亲电体。反应性基团优选地连接到能与靶蛋白以允许反应性基团与亲核体相互作用并因此形成共价键的方式相互作用的部分上。这样的抑制剂优选地具有式A-B，其中A是亲电官能团且B是靶蛋白的天然配体或其一部分，使得抑制剂可与靶蛋白以如下方式相互作用，该方式使得A官能团能共价地结合到靶蛋白并因此抑制天然配体的结合。根据某些实施方式，提供设计用于共价结合到蛋白的一组亲电探针(抑制剂)， 该蛋白的天然配体是在群体感应中起作用的高丝氨酸内酯。已知，高丝氨酸内酯作为革兰氏阴性细菌的群体感应的配体。群体感应可任选地被一种或多种本发明的化合物抑制的细菌的非限制性实例包括以下中的一种或多种不动杆菌属(AcinetcAacter)、放线
(Actinobacillus)^M (Agrobacter) > ff K^M (Bordetella) > ^fJ
鲁氏菌属(Brucella)、弯曲杆菌属(Campylobacter)、蓝细菌属(Cyanobacteria)、肠杆菌属(Enterobacter)、欧文氏菌属(Erwinia)、大肠埃希杆菌属(Escherichia coli)、弗朗西斯氏菌属(Franciscella)、螺杆菌属(Helicobacter)、嗜血杆菌属(Hemophilus)、 克雷白氏杆菌属(Klebsiella)、军团杆菌属(Legionella)、莫拉氏菌属(Moraxella)、 奈瑟氏菌属(Neisseria)、巴斯德菌属(Pasteurel la)、变形菌属(Proteus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、沙门氏菌属(Salmonella)、沙雷氏菌属(Serratia)、志贺氏杆菌属 Shigella)、密螺旋体属(Tr印onema)、弧菌属(Vibrio)及耶尔森氏菌属(Yersinia)。作为非-限制性的实例，关于绿脓假单胞菌的蛋白可任选地以LasR结合袋为特征，但是任选地蛋白可以是其天然配体是高丝氨酸内酯的任意类型的蛋白，只要蛋白活性的抑制导致由QS-调节的基因表达的特异性抑制及毒力因子分泌与生物膜形成的伴随减少。因此，B任选地是任意的高丝氨酸内酯部分。不想被单一假设或单一实例限制，认为这些化合物共价地结合到LasR结合袋的 Cys79上。对于这个非限制性的实例，B是3-氧代-C(n+2)-N-酰基高丝氨酸内酯部分，其中 η至少是2及任选地多达14，及A是任意合适的亲电官能团。除非另外的明确说明，假定所有的分子是S对映体。根据至少某些实施方式，提供式I的化合物
权利要求
1.一种式I的化合物
2.所述式I的化合物，其中R1选自由硫醇、异氰酸酯、异硫氰酸酯、异硒氰酸酯、取代的或未取代的反应性酰胺官能团、NHC( = 0)C = N-NH2、反应性的取代的环部分(不管是芳族还是非芳族的)、反应性的取代或未取代的杂环(不管是芳族还是非芳族的，任选地具有至少一个不饱和键)、烷基磺酸酯、取代的烯烃、反应性的胺及民组成的组。
3.如权利要求2所述的化合物，其中R1是所述异氰酸酯，且所述异氰酸酯是取代的或未取代的。
4.如权利要求3所述的化合物，其中R1是所述异氰酸酯，且所述异氰酸酯是未取代的。
5.如权利要求2所述的化合物，其中所述异硫氰酸酯是取代的或未取代的。
6.如权利要求5所述的化合物，其中所述异硫氰酸酯是取代的，且所述取代的异硫氰酸酯具有= C = S的结构，其中&选自由取代的烷基、取代的异烷基、取代的烯烃及取代的异烯烃组成的组。
7.如权利要求6所述的化合物，其中所述取代的烷基、所述取代的异烷基、所述取代的烯烃或所述取代的异烯烃是被选自由卤素、杂环胺及烷基胺组成的组的部分所取代的。
8.如权利要求7所述的化合物，其中所述取代是选自由吡啶基、吡咯基、吡咯烷、芳基胺、咪唑基及哌啶组成的组的杂环胺。
9.如权利要求6-8中任一项所述的化合物，其中民选自由取代的乙烯、取代的丙烯、取代的丁烯及取代的戊烯或其任意异构体组成的组。
10.如权利要求9所述的化合物，其中&是取代的2-戊烯。
11.如权利要求10所述的化合物，其中所述取代的2-戊烯是被烷基胺、吡啶基、吡咯基、芳基胺或咪唑基中的一个所取代的。
12.如权利要求11所述的化合物，其中η= 1-5。
13.如权利要求6-8中任一项所述的化合物，其中&选自取代的乙基或取代的甲基基团。
14.如权利要求13所述的化合物，其中所述取代的乙基或所述取代的甲基是被烷基胺、吡啶基、吡咯基、芳基胺、哌啶或咪唑基中的一个所取代的。
15.如权利要求14所述的化合物，其中所述取代的乙基或所述取代的甲基是被哌啶取代的。
16.如权利要求15所述的化合物，其中η= 1-5。
17.如权利要求7-16中任一项所述的化合物，其中&是被溴或氯取代的。
18.如权利要求17所述的化合物，其中&是溴代烷基或氯代烷基。
19.如权利要求18所述的化合物，其中η= 7-9。
20.如权利要求1或2所述的化合物，其中R1是所述反应性的酰胺官能团，且所述反应性的酰胺官能团是卤代羧酰胺。
21.如权利要求20所述的化合物，其中所述卤代羧酰胺选自由溴代羧酰胺和氯代羧酰胺组成的组。
22.如权利要求20或21所述的化合物，其中所述反应性酰胺官能团的碳链在长度上是 1-16个碳。
23.如权利要求22所述的化合物，其中η= 5-16。
24.如权利要求20-23中任一项所述的化合物，其中所述卤代羧酰胺是卤代乙酰胺。
25.如权利要求M所述的化合物，其中所述卤代乙酰胺选自由溴乙酰胺和氯乙酰胺组成的组，且η = 5-16。
26.如权利要求2所述的化合物，其中队是NHC(= 0)C = N-NH2。
27.如权利要求2所述的化合物，其中R1是选自由取代的烯化环丁烷、取代的烯化环戊烷和取代的烯化环己烷组成的组的所述反应性的取代的环部分。
28.如权利要求27所述的化合物，其中所述反应性的取代的环部分选自由取代的烯化环丁烷二酮、取代的烯化环戊烷二酮和取代的烯化环己烷二酮组成的组。
29.如权利要求观所述的化合物，其中所述反应性的取代的环部分选自由取代的烯化环丁烷-2，4- 二酮、取代的烯化环戊烷-2，4- 二酮和取代的烯化环己烷-2，4- 二酮组成的组。
30.如权利要求四所述的化合物，其中所述反应性的取代的环部分的所述烯化部分选自由亚甲基、乙烯、丁烯和戊烯组成的组。
31.如权利要求30所述的化合物，其中所述反应性的取代的环部分的所述烯化部分是亚甲基。
32.如权利要求31所述的化合物，其中所述反应性的取代的环部分是亚甲基环戊烷-2，4-二酮。
33.如权利要求32所述的化合物，其中η= 5-16。
34.如权利要求33所述的化合物，其中η= 8-10。
35.如权利要求2所述的化合物，其中队是所述反应性的未取代杂环且是环氧乙烷。
36.如权利要求35所述的化合物，其中η= 5-16。
37.如权利要求36所述的化合物，其中η= 8-12。
38.如权利要求37所述的化合物，其中η= 9-11。
39.如权利要求2所述的化合物，其中R1是具有至少一个不饱和碳键的所述反应性的取代杂环。
40.如权利要求39所述的化合物，其中所述杂环选自由2-呋喃酮和吡喃酮组成的组。
41.如权利要求40所述的化合物，其中所述吡喃酮是2-吡喃酮或4-吡喃酮。
42.如权利要求40所述的化合物，其中所述反应性的杂环是2-呋喃酮，且η= 5_16。
43.如权利要求42所述的化合物，其中η= 8-12。
44.如权利要求2所述的化合物，其中R1是所述烷基磺酸酯，且选自由取代的烷基磺酸酯和未取代的烷基磺酸酯组成的组。
45.如权利要求44所述的化合物，其中所述烷基磺酸酯选自由甲基磺酸酯、乙基磺酸酯、丙基磺酸酯及丁基磺酸酯组成的组。
46.如权利要求45所述的化合物，其中所述烷基磺酸酯是丙基磺酸酯且η= 1-14。
47.如权利要求46所述的化合物，其中η= 5-9。
48.如权利要求47所述的化合物，其中η= 6-8。
49.如权利要求44-48中任一项所述的化合物，其中所述烷基磺酸酯是卤代烷基磺酸酯。
50.如权利要求49所述的化合物，其中所述卤代烷基磺酸酯选自由溴代烷基磺酸酯、 氟代烷基磺酸酯及氯代烷基磺酸酯组成的组。
51.如权利要求50所述的化合物，其中所述卤代烷基磺酸酯选自由溴代甲基磺酸酯、 氯代甲基磺酸酯及氟代甲基磺酸酯组成的组。
52.如权利要求50所述的化合物，其中所述卤代烷基磺酸酯选自由3-溴丙基磺酸酯、 2-溴丙基磺酸酯、3-氯丙基磺酸酯及2-氯丙基磺酸酯组成的组。
53.如权利要求2所述的化合物，其中队是所述取代的烯烃，且选自由取代的乙烯和C =C = CH2R5组成的组。
54.如权利要求53所述的化合物，其中所述取代的乙烯是被卤素取代的。
55.如权利要求M所述的化合物，其中所述卤素是溴。
56.如权利要求53所述的化合物，其中所述取代的烯烃是C= C = CH2R5，且&是卤素。
57.如权利要求56所述的化合物，其中所述卤素是溴。
58.如权利要求2所述的化合物，其中R1是所述反应性的胺且选自由烷基胺和二烷基胺组成的组。
59.如权利要求58所述的化合物，其中所述烷基部分优选地被取代。
60.如权利要求59所述的化合物，其中所述取代是被卤素取代。
61.如权利要求58-60中任一项所述的化合物，其中所述烷基部分选自由甲基、乙基、 丙基及丁基组成的组。
62.如权利要求61所述的化合物，其中所述反应性的胺是卤素取代的二乙胺。
63.如权利要求62所述的化合物，其中所述反应性的胺是氯取代的二乙胺。
64.如权利要求62或63所述的化合物，其中η= 1_14。
65.如权利要求65所述的化合物，其中η= 5-9。
66.如权利要求65所述的化合物，其中η= 8-11。
67.如权利要求2所述的化合物，其中R1是所述民且选自由
68.如权利要求67所述的化合物，其中R3是
69.如权利要求68所述的化合物，其中η= 7-11。
70.如权利要求69所述的化合物，其中η= 8-10。
71.如权利要求67所述的化合物，其中 R3 是
72.如权利要求71所述的化合物，其中η= 4-6。
73.如权利要求67所述的化合物，其中R3是
74.如权利要求2所述的化合物，其中R1是所述硫醇且η= 5-12。
75.一种式II的化合物
76.如以上权利要求中任一项所述的化合物，所述化合物在主链的碳链上包括二硫键。
77.如以上权利要求中任一项所述的化合物，所述化合物为S对映体。
78.一种具有式A-B的化合物，其中A是亲电官能团且B是参与群体感应的靶蛋白的天然配体或所述天然配体的一部分或其衍生物，使得在结合时，所述A官能团共价结合到所述靶蛋白以抑制群体感应。
79.如权利要求78所述的化合物，其中B包括为S对映体的高丝氨酸内酯部分。
80.以上权利要求中任一项所述的化合物用于抑制革兰氏阴性菌的群体感应的用途。
81.如权利要求80所述的用途，其中所述细菌包括以下细菌中的一种或多种不动 (Acinetobacter) ^ff ^M (Actinobacillus)^M (Agrobacter) > ff德特氏菌属(Bordetella)、布鲁氏菌属(Brucella)、弯曲杆菌属(Campylobacter)、蓝细菌属(Cyanobacteria)、肠杆菌属(Enterobacter)、欧文氏菌属(Erwinia)、大肠埃希杆菌属(Escherichia coli)、弗朗西其jf 氏菌属(Franciscella)、螺杆菌属(Helicobacter)、 嗜血杆菌属(Hemophilus)、克雷白氏杆菌属(Klebsiella)、军团杆菌属(Legionella)、 莫拉氏菌属(Moraxella)、奈瑟氏菌属(Neisseria)、巴斯德菌属(Pasteurella)、变形菌属(Proteus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、沙门氏菌属(Salmonella)、沙雷氏菌属 Gerratia)、志贺氏杆菌属Shigella)、密螺旋体属(Tr印onema)、弧菌属(Vibrio)及耶尔森氏菌属(Yersinia) ο
82.如权利要求80或81所述的用途，用于抑制生物膜的形成和/或用于减少毒力因子的分泌。
83.如权利要求80-82中任一项所述的用途，用于治疗植物或动物疾病；医疗设备；负载水性液体和/或置于水性液体中的任意类型的结构；膜、织物、包装材料，或用于阻止或减少任意类型的生物膜的形成。
84.如权利要求83所述的用途，其中所述动物包括任意哺乳动物、鱼、爬行动物或鸟。
85.如权利要求84所述的用途，其中所述动物包括非人哺乳动物。
86.如权利要求84所述的用途，其中所述动物包括人。
87.如权利要求83所述的用途，其中所述医疗设备包括一种或多种可植入医疗设备及体外设备或与身体和外部环境界面接触的设备。
88.如权利要求87所述的用途，其中所述医疗设备包括天然组织(包括牙齿)上的涂层、导管、起搏器、隐形眼镜、支架、心脏瓣膜替换件或增强设备、可植入的自动除颤器、人造心脏辅助设备、可植入的输液泵、引流装置、人造关节、骨针、螺丝和其它矫形外科设备、齿冠、牙科填料、牙科植入体、其它的牙科或矫形外科的设备、牙内科器具、手术缝线、夹子和 U形针或其它紧固件、心脏修补网状织物、眼内透镜、支撑物、有缝带环、绷带、移植物、支架 /移植物、无结伤口缝合物、密封剂、粘合剂、组织支架、软组织替换件或增强植入物及类似物。
89.如权利要求88所述的用途，其中所述导管包括导尿管、导管线、端口、分流器、饲管、气管内导管及外周置入中心静脉导管(PICC)线中的一种或多种。
90.如权利要求83所述的用途，其中所述负载水性液体的结构包括管、滤水器及其它纯化设备、这些液体的容器、以接触水性液体的表面为特征的生产设备(包括但不限于管道、管、容器、机器)、洁净室表面、在可能存在人的建筑中的任意类型的管道、管、容器及机器，及类似物。
91.如权利要求83所述的用途，其中所述置于水性液体中的结构包括过滤器、机器、水下结构、船舶及位于海洋环境(及任选地没入海洋环境)的任意结构。
92.一种组合物，其包括在合适的载体中的根据上述权利要求中任一项的化合物。
93.如权利要求92所述的组合物，还包括染料、抗微生物剂、生长因子或抗炎剂中的一种或多种。
94.如权利要求92或93所述的组合物，还包括额外的赋形剂。
全文摘要
细菌通讯比如群体感应的抑制剂、及其使用方法和制备方法。
文档编号C07D307/32GK102482244SQ201080038367
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月4日 优先权日2009年7月3日
发明者何塞普·拉约, 内里·阿马拉, 迈克尔·M·梅杰勒 申请人:内盖夫国家生物技术有限公司