分子模拟设计提高氟虫腈水解效率

具有韧皮部输导性的农药能更有效的保护作物，特别是在防治刺吸式口器害虫和维管束病害方面优势明显。大多数农药不具备韧皮部输导性，但将其与糖基偶合后，能够借助植物体内的糖转运蛋白向作物嫩芽等害虫为害部位积累，再通过植物体内的β-葡萄糖苷酶水解释放出来，实现农药的定向输导、积累和释放（图1）。

图1 β-葡萄糖苷酶水解糖基化合物示意图

但与GOF相比，GOTF与-葡萄糖苷酶产生了两个额外的氢键和三个额外的疏水相互作用，与pNPG相比，产生了四个额外的疏水相互作用；且GOTF的氟虫腈部分与484位色氨酸的芳香环之间也可能发生π-π相互作用，进一步增强了GOTF与β-葡萄糖苷酶的亲和力。因此，GOTF在三种糖苷衍生物中最符合分子动力学模拟的结合模式，这与分子对接的结果是一致的（图3）

图2 三种底物与β-葡萄糖苷酶的分子对接

图3 进行分子动力学模拟后的结合模型

为了探讨不同底物通过β-葡萄糖苷酶活性口袋过程的差异，还进行了拉伸分子动力学模拟，表明了GOF形成了最强的氢键相互作用和相似的疏水相互作用，这使得它在一开始就最难从复合物中拉出，在拉出的同时GOF还在β-葡萄糖苷酶活性口袋的瓶颈处形成了最强的氢键相互作用（图4、5）。

图4、5 三种底物与β-葡萄糖苷酶的拉伸分子动力学模拟

因此根据模拟结果设计并合成了一组糖基-O-氟虫腈化合物，GOE2-GOE6，唯一区别就是连接的C的数量（图6）。然后研究了其水解效率、韧皮部运输效率以及对小菜蛾的杀虫活性。发现GOE4的水解效率以及韧皮部流动性好，可作为一种新的韧皮部流动性亲农药，以加强作物的防化体系。但需要进一步的结构优化使其杀虫活性增强。

图6 吡咯环上含有40-磺酰基的葡萄糖基-O-氟虫腈共轭物GOE2-GOE6的合成