人类免疫缺陷病毒Ⅰ型(HIV-1)是艾滋病(Acquired immunodeficiency syndrome,AIDNeurosurgical infectionS)的主要病原体。在其生命周期中,负责将单链RNA逆转录为双链DNA的逆转录酶(Reverse transcriptase,RT)是抗艾滋病药物设计的重要靶点。目前上市的RT抑制剂中非核苷类逆转录酶抑制剂(Non-nucleosidereverse transcriptase inhibitors,NNRTIs)因抗病毒活性突出、细胞毒性低等优点,成为艾滋病患者高效抗逆转录疗法的重要组成部分。然而随着NNRTIs在临床中的长期应用,出现了多种针对NNRTIs的耐药突变株,严重降低了它们的临床疗效。此外,长期服用药物带来的毒副作用等问题也逐渐暴露出来。因此亟需研发具有良好抗耐药性和较低毒副作用的新型NNRTIs。随着结构生物学的快速发展,大量NNRTIs与HIV-1野生株和突变株RT的复合晶体结构得到解析,这为合理设计新一代高效抗耐药性NNRTIs提供了结构生物学基础。以依曲韦林(ETR)和利匹韦林(RPV)为代表的二芳基嘧啶(Diarylpyrimidine,DAPY)类NNRTIs 在 RT 的疏水性结合口袋(NNIBP)中的结合模式可用“四点药效团”模型来概括,即疏水作用区、氢键作用区、可容纳区域Ⅰ和可容纳区域Ⅱ。其中,位于可容纳区域Ⅰ和可容纳区域Ⅱ的结构片段伸向蛋白-溶剂界面,对其进行结构多样性修饰有利于提高化合物的抗耐药性和溶解度,是近年来DAPY类化合物结构修饰的热点。位于氢键作用区的中心环和右翼-NH-linker与NNIBP中K101的双重主链氢键对化合物的活性和抗耐药性具有重要作用,但近年来缺乏对此区域的探索。为进一步提高现有NNRTIs的活性和抗耐药性,并改善化合物的理化性质,本工作基于DAPY类NNRTIs与RT的复合晶体结构解析,以上市药物ETR以及本团队前期发现的候选药物K-5a2和HBS-11c为先导,综合运用分子杂合与生物电子等排策略,针对DAPY类化合物处于氢键作用区、可容纳区域Ⅰ和可容纳区域Ⅱ的中心环和右翼进行了结构修饰,以期与NNIBP中关键氨基酸形成更稳固的相互作用力,从而提高化合物的抗耐药性和理化性质,由此共设计了三个系列共计24个结构新颖的二芳基吡啶类 NNRTIs。随后分别采用MTT法和ELISA法对目标化合物进行体外抗HIV细胞水平和酶水平的活性测试。细胞水平的活性结果表明大部分化合物对HIV-1野生株具有纳摩尔的抗病毒活性,其中 Ⅰ-3b、Ⅰ-6b、Ⅰ-6c、Ⅱ-3b、Ⅱ-6a、Ⅱ-6b、Ⅱ-6c 和 Ⅲ-6c对HIV-1野生株的活性(EC50=3.87-8.32 nM)与阳性对照药物ETR(EC50=3.22 nM)相当。在对HIV-1突变株的活性测试中,化合物I-6b表现出了最好的抗病毒活性,对现有HIV-1 NNRTIs常见耐药株保持了纳摩尔到亚微摩尔的抑制活性(EC50=9.37-171 nM),与 EFV(EC50=6.34-890nM)相当。逆转录酶抑制实验结果显示大多数化合物对逆转录酶表现出亚微摩尔的抑制活性(IC50=0.094-0.697μM),优于阳性对照药物NVP(IC50=1.94 μM),验证了所合成化合物的作用靶标为逆转录酶。分子模拟结果表明代表性化合物中心环新引入的氰基在野生株和突变株RT中selleck激酶抑制剂均与K101形成了直接氢键作用,这可能是其表现出较强活性和抗突变性的原因。溶解度测试结果显示代表性化合物Ⅰ-6b、Ⅱ-6a和Ⅲ-6c在pLY-188011纯度H值为7.0和7.4时溶解度相较ETR有所提升,表明右翼引入亲水性哌啶胺结构有利于改善化合物的溶解度。这些结果初步证实了我们设计思路的可行性。综上,本论文发现了多个具有良好活性和抗耐药性的小分子,并且其构效关系和分子模拟研究为进一步研发具有高效抗耐药性和良好成药性的候选药物奠定了坚实的基础。