Sykten dy't troch muggen oerdroegen wurde, bliuwe in serieus wrâldwiid probleem foar folkssûnensDe tanimmende wjerstân fan syktefektorren, lykas Culex pipiens pallens, tsjin tradisjonele ynsektisiden fergruttet dit probleem fierder. Yn dizze stúdzje waarden in searje nije thiofeen-isochinolinon-hybriden ûntworpen, synthetisearre en evaluearre as potinsjele larvisiden. Under de synthetisearre ferbiningen lieten derivaten 5f, 6 en 7 wichtige larviside aktiviteit sjen tsjin Culex pipiens pallens-larven mei LC₅₀-wearden fan respektivelik 0,3, 0,1 en 1,85 μg/mL. It is opmerklik dat alle tolve thiofeen-isochinolinon-derivaten in signifikant hegere toksisiteit lieten sjen as it referinsjeorganofosfaat-ynsektisiden chlorpyrifos (LC₅₀ = 293,8 μg/mL), wat de superieure toksisiteit fan dizze ferbiningen befêstiget. Nijsgjirrich is dat syntetyske tuskenstof 1a (in thiofeensemiester) de heechste potinsje sjen liet (LC₅₀ = 0.004 μg/mL), en hoewol noch net folslein optimalisearre, oertrof syn potinsje noch altyd dy fan alle definitive derivaten. Mechanistyske biologyske stúdzjes lieten robuste neurotoksisiteitssymptomen sjen, wat suggerearret dat de cholinergyske funksje beheind is. Molekulêre docking- en molekulêre dynamikasimulaasjes befêstigen dizze observaasje, en lieten sterke spesifike ynteraksjes sjen mei acetylcholinesterase (AChE) en de nicotinyske acetylcholinereceptor (nAChR), wat suggerearret dat der in mooglik dûbeld aksjemeganisme is. Berekkeningen fan tichtheidsfunksjonele teory (DFT) befêstigen fierder de geunstige elektroanyske eigenskippen en reaktiviteit fan 'e aktive ferbiningen. De strukturele ferskaat en konsekwint hege potinsje fan dizze searje ferbiningen kinne it risiko op krúsresistinsje ferminderje en strategyen foar resistinsjebehear fasilitearje troch ferbiningsrotaasje of kombinaasje. Oer it algemien jouwe dizze resultaten oan dat thiofeen-isochinolinonhybriden in belofte opsje binne foar de ûntwikkeling fan larviciden fan 'e folgjende generaasje dy't rjochte binne op neurofysiologyske paden fan ynsektenfektoaren.
Muggen binne ûnder de effektyfste fektoren fan ynfeksjesykten, se ferspriede in breed skala oan gefaarlike patogenen en foarmje in wichtige bedriging foar de wrâldwide folkssûnens. Soarten lykas Culex pipiens, Aedes aegypti en Anopheles gambiae binne benammen bekend om it oerdragen fan firussen, baktearjes en parasiten, wêrtroch't se jierliks miljoenen ynfeksjes en tal fan deaden feroarsaakje. Bygelyks, Culex pipiens is in wichtige fektor fan arbovirussen lykas it West-Nyl-firus en it St. Louis-encefalitisfirus, lykas parasitêre sykten lykas fûgelmalaria. Resint ûndersyk hat ek oantoand dat Culex pipiens in wichtige rol spilet yn 'e fektor en oerdracht fan skealike baktearjes lykas Bacillus cereus en Staphylococcus warwickii, dy't iten fersmoargje en problemen mei de folkssûnens fergrutsje. De hege oanpassingsfermogen, oerlibingsfermogen en wjerstân fan muggen tsjin bestridingsmetoaden meitsje se lestich te bestriden en foarmje in oanhâldende bedriging.
Gemyske ynsektisiden binne in wichtich ark yn 'e bestriding fan muggen, benammen by útbraken fan sykten dy't troch muggen oerbrocht wurde. Ferskate klassen fan ynsektisiden, ynklusyf pyrethroïden, organofosfaten en karbamaten, wurde breed brûkt om muggenpopulaasjes en syktefersprieding te ferminderjen. It wiidfersprate en lange gebrûk fan dizze gemikaliën hat lykwols laat ta serieuze soargen oer it miljeu en de folkssûnens, ynklusyf fersteuring fan it ekosysteem, skealike effekten op net-doelsoarten, en de rappe ûntwikkeling fan ynsektisidenresistinsje yn muggenpopulaasjes.11,12,13,14Dizze wjerstân ferminderet de effektiviteit fan in protte tradisjonele ynsektisiden signifikant, wat de driuwende needsaak foar ynnovative gemyske oplossingen mei nije aksjemeganismen beklammet om dizze evoluearjende bedrigingen effektyf tsjin te gean.11,12,13,14Om dizze serieuze útdagings oan te pakken, wenden ûndersikers har ta alternative strategyen lykas biokontrôle, genetyske technyk en yntegreare fektorbehear (IVM). Dizze oanpakken litte belofte sjen foar duorsume, lange-termyn muggenkontrôle. Tidens epidemyen en needgefallen bliuwe gemyske metoaden lykwols krúsjaal foar rappe reaksje.
Isokinoline-alkaloïden binne wichtige stikstofhâldende heterosyklyske ferbiningen dy't wiidferspraat binne yn it plantenryk, ynklusyf famyljes lykas Amaryllidaceae, Rubiaceae, Magnoliaceae, Papaveraceae, Berberidaceae en Menispermaceae.30 Eardere stúdzjes hawwe befêstige dat isokinoline-alkaloïden ferskate biologyske aktiviteiten en strukturele skaaimerken hawwe, ynklusyf ynsekticide, antidiabetyske, antitumor-, antifungele, anty-inflammatoire, antibakteriële, antiparasitêre, antioxidant-, antivirale en neurobeskermjende effekten.
Yn dizze stúdzje wiene de χ²-wearden foar alle ferbiningen ûnder de krityske drompelwearde, en de p-wearden wiene boppe 0,05. Dizze resultaten befêstigje de betrouberens fan LC₅₀-skattingen en litte sjen dat probabilistyske regresje de waarnommen dosis-antwurdrelaasje effektyf kin beskriuwe. Dêrom binne LC₅₀-wearden en toksisiteitsyndeksen (TI's) berekkene op basis fan 'e meast aktive ferbining (1a) tige betrouber en geskikt foar it fergelykjen fan toksikologyske effekten.
Om de ynteraksjes fan 12 nij synthetisearre thiofeen-isokinolinonderivaten en harren foargonger 1a te evaluearjen mei twa wichtige neuronale doelen fan muggen - acetylcholinesterase (AChE) en de nikotine-acetylcholine-reseptor (nAChR) - hawwe wy molekulêre dockingmodellering útfierd. Dizze doelen waarden selektearre op basis fan neurotoxyske symptomen dy't waarnommen waarden yn larvale deadeassays, wat oanjout op beheinde neuronale sinjalearring. Fierder stipet de strukturele oerienkomst fan dizze ferbiningen mei organofosfaten en neonicotinoïden fierder de foarkar foar dizze doelen, om't organofosfaten en neonicotinoïden har giftige effekten útoefenje troch respektivelik AChE te remmen en nAChR te aktivearjen.
Fierder ynteraksje ferskate ferbiningen (ynklusyf 1a, 2, 5a, 5b, 5e, 5f, en 7) mei SER280. SER280-residuen binne belutsen by it foarmjaan fan kristalstruktuerkonformaasjes en binne bewarre yn 'e redopte konformaasje fan BT7. Dizze ferskaat oan ynteraksjemodi markearret de oanpasberens fan dizze ferbiningen yn 'e aktive side, wêrby't SER280 en GLU359 potinsjeel tsjinje as adaptive ankerplakken ûnder dockingomstannichheden. De faak waarnommen ynteraksjes tusken syntetyske derivaten en wichtige residuen lykas GLU359 en SER280, dy't komponinten binne fan 'e bekende SER-HIS-GLU katalytyske triade yn minsklike acetylcholinesterase (AChE), stypje fierder de hypoteze dat dizze ferbiningen krêftige remmende effekten op AChE kinne útoefenje troch te binen oan katalytysk wichtige plakken.29,61,64
It is opmerklik dat ferbining 6 en syn foargonger 1a de machtichste aktiviteit tsjin larven lieten sjen yn 'e bioassay, mei de leechste LC₅₀-wearden ûnder de ferbiningen yn 'e searje. Op molekulêr nivo toant ferbining 6 in krityske ynteraksje mei chlorpyrifos op 'e GLU359-plak, wylst ferbining 1a oerlaapt mei opnij dopeare BT7 fia in wetterstofbining oan SER280. Sawol GLU359 as SER280 binne oanwêzich yn 'e orizjinele kristallografyske bindingskonformaasje fan BT7 en binne komponinten fan 'e konservearre katalytyske triplet fan acetylcholinesterase (SER-HIS-GLU), wat de funksjonele betsjutting fan dizze ynteraksjes by it behâld fan 'e remmende aktiviteit fan 'e ferbiningen markearret (Fig. 10).
De waarnommen oerienkomst yn bindingsplakken tusken BT7-derivaten (ynklusyf native en rekonstituearre BT7) en chlorpyrifos, benammen by residuen dy't kritysk binne foar katalytyske aktiviteit, suggerearret sterk in mienskiplik meganisme fan ynhibysje tusken dizze ferbiningen. Oer it algemien befêstigje dizze resultaten it wichtige potinsjeel fan thiofeen-isochinolinon-derivaten as tige krêftige acetylcholinesterase-ynhibitoren fanwegen har konservearre en biologysk relevante ynteraksjes.
In sterke korrelaasje tusken de molekulêre dockingresultaten en de resultaten fan 'e larvale bioassay befêstiget fierder dat acetylcholinesterase (AChE) en de nikotine-acetylcholine-reseptor (nAChR) de primêre neurotoksyske doelen binne fan 'e synthetisearre thiofeen-isokinolinon-derivaten. Hoewol de dockingresultaten wichtige ynformaasje leverje oer reseptor-ligand-affiniteit, moat erkend wurde dat biningsenerzjy allinich net genôch is om de ynsektiside effektiviteit yn vivo folslein te ferklearjen. Ferskillen yn LC₅₀-wearden tusken ferbiningen mei ferlykbere docking-eigenskippen kinne te tankjen wêze oan faktoaren lykas metabolike stabiliteit, opname, biobeskikberens en fersprieding yn ynsekten.⁶⁰,⁶⁴It rasjonele strukturele ûntwerp, de hege reseptoraffiniteit simulearre troch kompjûtersimulaasje, en de krêftige biologyske aktiviteit stypje lykwols sterk de opfetting dat AChE en nAChR's de wichtichste mediators binne fan 'e waarnommen neurotoksisiteit.
Konklúzjend kinne wy sizze dat de synthetisearre thiofeen-isokinolinon-hybriden wichtige strukturele en funksjonele eleminten hawwe dy't foar in grut part kompatibel binne mei bekende neuroaktive ynsektisiden. Harren fermogen om effisjint te binen oan acetylcholinesterase (AChE) en nicotinyske acetylcholine-receptors (nAChR's) fia komplementêre ynteraksjemeganismen ûnderstreket harren potinsjeel as dûbeldoel-ynsektisiden. Dit dûbele meganisme ferbetteret net allinich de ynsektiside effektiviteit, mar biedt ek in beloftefolle strategy foar it oerwinnen fan besteande fersetmeganismen, wêrtroch't dizze ferbiningen beloftefolle kandidaten binne foar de ûntwikkeling fan muggenbestridingsmiddels fan 'e folgjende generaasje.
Molekulêre dynamika (MD) simulaasjes wurde brûkt om molekulêre dockingresultaten te falidearjen en út te wreidzjen, wêrtroch't in realistysker en tiidsôfhinklike beoardieling fan ligand-doelwit-ynteraksjes ûnder fysiologysk realistyske omstannichheden ûntstiet. Hoewol molekulêre docking weardefolle foarriedige ynformaasje kin leverje oer potinsjele bindingsposysjes en affiniteiten, is it in statysk model en kin it gjin rekken hâlde mei reseptorfleksibiliteit, oplosmiddeldynamika of tydlike fluktuaasjes yn molekulêre ynteraksjes. Dêrom binne MD-simulaasjes in wichtige oanfoljende metoade foar it beoardieljen fan komplekse stabiliteit, ynteraksjerobuustheid en konformaasjeferoaringen yn liganden en aaiwiten oer tiid.60,62,71
Op basis fan harren superieure biningseigenskippen oan acetylcholinesterase (AChE) yn ferliking mei de nikotine-acetylcholine-reseptor (nAChR), hawwe wy it âldermolekule 1a (mei de leechste LC₅₀-wearde) en de aktyfste thiofeen-isokinoline-ferbining 6 selektearre foar molekulêre dynamika (MD) simulaasjes. It doel wie om te evaluearjen oft harren biningskonformaasje yn it aktive AChE-plak stabyl bleau oer 100 ns simulaasje en om harren biningsgedrach te fergelykjen mei dat fan chlorpyrifos en de rebound-kokristallisearre AChE-remmer BT7.
Molekulêre dynamika-simulaasjes omfette woartelgemiddelde kwadraatôfwiking (RMSD) om de algemiene kompleksstabiliteit te beoardieljen; woartelgemiddelde kwadraatôfwiking fan fluktuaasjes (RMSF) om residufleksibiliteit te bestudearjen; en ligand-akseptor-ynteraksje-analyze om de stabiliteit fan wetterstofbiningen, hydrofobe kontakten en ionyske ynteraksjes te bepalen (Oanfoljende gegevens). Hoewol de RMSD- en RMSF-wearden foar alle liganden binnen in stabyl berik bleaunen, wat gjin wichtige konformaasjeferoaringen yn it AChE-ligandkompleks oanjout (figuer 12), binne dizze parameters allinich net genôch om de ferskillen yn bindingsmassa tusken de ferbiningen folslein te ferklearjen.
Pleatsingstiid: 15 desimber 2025