结核病（TB）是一种主要影响肺部和其他器官的传染病。致病菌Mycobacterium tuberculosis会侵入肺部并削弱免疫防御系统，导致炎症和结核结节的形成。这些结核结节形成后，感染会扩散到整个肺组织[1]。结核病通过感染者的咳嗽和打喷嚏传播，也可通过含有结核菌的飞沫传播。它是一个重大的全球健康威胁，预防措施包括广泛接种疫苗以及使用一线和二线抗结核药物来限制传播和消除疾病[2]。结核病的另一个主要挑战是对受影响国家及其医疗系统的经济负担。诊断、治疗和管理并发症的成本很高，尤其是在资源有限的情况下，这导致了早期死亡和全球范围内的持续传播[3,4]。结核菌的药物耐药性也使得有效治疗变得更加复杂，因此当前形势下预防和控制措施尤为重要。
Mycobacterium tuberculosis的细胞壁是细菌膜中最复杂的之一，在其致病性和毒力中起着关键作用[5]。外层菌膜非常坚硬且几乎不透水，形成了一层蜡状、疏水性的屏障，能够抵御多种抗菌剂和宿主免疫反应。其内层主要由非常长链（C60–C90）的α-烷基β-羟基脂肪酸组成，这些脂肪酸被称为分枝菌酸，它们要么以分枝菌酸阿拉伯半乳聚糖肽聚糖的形式共价附着在细胞壁上，要么被整合到海藻糖二分枝菌酸中。外层菌膜还包含几种非共价连接的脂质，包括硫代 cerol 二分枝菌酸（PDIMs）、硫脂（SLs）和海藻糖单分枝菌酸（TMMs）[[5], [6], [7], [8], [9]]。分枝菌膜蛋白大型（MmpL）转运蛋白属于抗性-结节-分裂（RND）超家族，是细胞壁生物合成的关键参与者[6,7]。Mtb基因组编码了13种MmpL转运蛋白，其中许多参与将脂肪酸和脂质成分转运到细胞膜中。例如，Mmpl 3将TMM转运到细胞表面，而Mmpl 11则转运非常长链的三酰甘油和分枝菌酸蜡酯（MWE）[6,[10], [11], [12], [13]]。Mmpl 7和Mmpl 8分别参与转运与毒力相关的脂质，如PDIM和SL-1[10,14,15]。Mmpl 10促进二酰基海藻糖的转运，而Mmpl 4和Mmpl 5负责转运铁载体如分枝菌素和羧基分枝菌素，这些物质对铁的吸收至关重要[16]。Zang等人、Su等人和Yang等人已经阐明了Mmpl3、Mmpl4和Mmpl5的高分辨率结构[[17], [18], [19]]。Zang等人发现Mmpl3可以结合TMM，并揭示了两个负责将脂质转运到周质中的结合位点，并提供了关于Mmpl 4和Mmpl 5的结构信息，这两种转运蛋白利用类似的机制进行铁载体的转运[16,[20], [21], [22]]。Mmpl 5与AcpM形成的复合物表明它与这种酰基载体蛋白结合，形成了稳定的复合物。这些转运蛋白通常是单体的；然而，关于它们是否形成寡聚体的问题仍有争议，一些研究表明Mmpl 3和Mmpl 5可能形成同三聚体[18]。MmpL蛋白在体内与其他蛋白质（如MmpS适配器）相互作用，尽管它们在底物转运中的确切作用尚未完全明了。研究仍在继续探讨Mmpl–MmpS复合物的形成和功能，包括MmpL蛋白是否能够独立转运底物或需要额外的伴侣蛋白。Mmpl3可能与周质脂质蛋白LpqN相互作用以协助TMM的转运，而Mmpl 5可能与Rv 0455c合作进行铁载体的回收。关于Mmpl–MmpS系统的功能、结构和相互作用机制仍有许多未解之谜[17,18,23,24]。
MmpL3在细胞壁组装和毒力中的关键作用使其成为抗结核药物开发的理想靶点。最近的报告和文献表明，目前还没有FDA批准的药物能够抑制MmpL3受体用于抗结核治疗。然而，一些研究表明，类似支架结构的化合物（如adamantyl尿素[25]、苯并噻唑[26]、苯并咪唑[27,28]、吡唑[29]和苯并噁唑[30,31]可能在抑制MmpL3方面发挥作用。SQ109是目前进展最远的候选药物，已经进入临床试验阶段；然而，其是否适合广泛临床应用仍不确定，而且它可能还针对其他靶点。由于在一些研究中最广泛研究的候选药物中观察到了脱靶效应，因此对MmpL3抑制剂活性和机制的研究变得复杂。SQ109和BM212似乎会干扰质子动力（PMF），而其他化合物则没有这种效应[6]。SQ109在低氧条件下对M. tuberculosis有效，而AU1235和THPP-2等化合物则无效[32]。此外，实验室条件和实验方案的不同阻碍了它们活性的直接比较。全面了解MmpL3抑制剂的生物学特性对于评估如何将这些药物整合到多药治疗策略中至关重要。Parish等人最近通过研究一系列结构多样的MmpL3抑制剂，发现了它们之间的共同特征[33]。随后，他们比较了这些抑制剂对M. tuberculosis的活性、作用机制以及与MmpL3突变株的相互作用。为了进一步研究这一靶点以及用于开发新抑制剂的化学支架，我们选择了Mycobacterium smegmatis作为理想的实验对象[34]。M. smegmatis由于其生长速度快且生物安全要求较低，通常被用作M. tuberculosis的药物筛选替代品[35]。M. smegmatis与M. tuberculosis有超过2000个基因同源物，包括细胞壁结构的相似性，因此被认为是抗结核药物的替代模型生物[36]。
SQ109与MmpL3晶体结构（图1）结合，含有adamantane和geranyl链等疏水基团，以及一个略微极性的 diamine连接基团。这种结构使得分子具有生物活性且分子量低，有利于被动扩散，但由于首过代谢，其口服生物利用度较低[37]。虽然这些特性符合Lipinski规则，但它们并不适合ADMET（吸收、分布、代谢和排泄）分析。我们的目标是基于这一已知支架设计出既能保持生物活性又能改善ADMET特性的分子。本研究旨在设计、合成并评估新型苯并噁唑衍生物的生物活性，特别是作为抗结核剂。苯并噁唑结构与腺嘌呤和鸟嘌呤等核碱基相似，因此具有多样的药理活性，这使得苯并噁唑能够容易干扰蛋白质的生物活性，使其成为进一步研究的合适候选物。本研究采用了先进的计算技术，包括分子对接[38]、自由结合能计算[39]和ADMET分析、分子动力学模拟[40]。成功合成的分子被测试了对M. smegmatis的抑制活性以及最低抑制浓度（MIC）的测定[41]。
