β-咔啉类生物碱是一类天然合成的具有吡啶和吲哚环体系的三环生物碱，在生物体中广泛存在，具有抗肿瘤、抗疟疾、抗病毒、抗真菌等多种生物活性，代表性成分有骆驼蓬碱（harmine）、哈尔满碱（harman）、去甲基哈尔满碱（norharman）等（Cao et al. 2007; Dai et al. 2016; Dai et al. 2018）。西北农林科技大学王俊儒教授课题组近年致力于β-咔啉结构衍生和二聚化研究，在其抗病毒、抗菌及抗肿瘤活性及其作用靶标和机制方面取得系列进展。

β-咔啉结构式

1. 西北农林科技大学王俊儒： β-咔啉二聚体通过插入人细胞周期蛋白Cyclin-A2导致周期阻滞抑制肉瘤细胞增殖

2022年10月17日，西北农林科技大学马慧娅（一作）与王俊儒（通讯作者）在Frontiers in Immunology（2区Top，IF=8.79）上发表了题为“β‐Carboline Dimers Inhibit the Tumor Proliferation by the Cell Cycle Arrest of Sarcoma Through Intercalating to Cyclin-A2”的研究论文。

β-咔啉类生物碱具有广泛而强烈的生物活性，其二聚体抗肿瘤活性更引人注目。课题组合成的以C³-C³链接，且N⁹位修饰的β-咔啉-3-羧酸二聚体通过阻滞细胞周期至S期，促使细胞凋亡的途径显著抑制人骨肉瘤细胞MG-63的增殖（IC₅₀=4.6μM）。借助TCGA和GEO数据挖掘、网络药理学分析等手段锁定二聚体抗肿瘤活性的关键靶蛋白为CCNA2；利用分子对接、等温滴定量热(ITC)、细胞热位移分析(CETSA)、竞争性免疫共沉淀技术（Co-IP）等多种技术综合证明，此类二聚体可通过强疏水作用力(K_d=5.821×10⁶N) 嵌插于CCNA2，从而竞争性抑制CCNA2-CDK2的互作，阻滞骨肉瘤细胞周期。这一分子机制的发现为β-咔啉类抗肿瘤药物的研发提供了新策略和可选途径。

DOI:10.3389/fimmu.2022.922183

  2. 西北农林科技大学王俊儒：季铵类化合物抗菌制剂的化学多样性和生物学机理

2022年9月13日，西北农林科技大学代江坤（一作）与王俊儒（通讯作者）在European Journal of Medicinal Chemistry（1区Top，IF=7.09）上发表了题为“Antibacterial quaternary ammonium agents: Chemical diversity and biological mechanism”的研究论文。

细菌感染严重威胁着公众健康，特别是随着耐药性的增强和新批准的抗菌剂数量的骤降。季铵类化合物（QAC）作为抗菌剂具有悠久的历史，目前已有95种药物成功上市。课题组综述了近10年（2012年~2022年中期）抗菌QAC的化学多样性及其构效关系，主要涵盖疏水性、电荷和骨架特征。总结了包括生物膜、细胞膜和细胞内靶标在内的抗菌机制。该研究为基于QAC的新一代抗菌剂研发应用提供参考，同时也为目前抗菌剂面临的挑战及未来发展方向进行了总结阐述。

DOI:10.1016/j.ejmech.2022.114765

3.西北农林科技大学王俊儒：源于1-甲酰基-β-咔啉的结构优化和抗病毒活性研究

2021年11月12日，西北农林科技大学王重阳（一作）与王俊儒（通讯作者）在Biomolecules（2区，IF=6.06）上发表了题为“1-Formyl-β-carboline Derivatives Block Newcastle Disease Virus Proliferation through Suppressing Viral Adsorption and Entry Processes”的研究论文。

新城疫病毒(Newcastle disease virus，NDV)是一种高传染性病原体，对全球家禽业造成了灾难性的经济影响。该课题组王重阳博士等人通过筛选一系列β-咔啉衍生物，发现3个1-甲酰基-β-咔啉衍生物具有显著的抗NDV活性，IC₅₀<10μM，与阳性对照利巴韦林的抗病毒效果相似。利用细胞热转变分析试验、药物靶标亲和反应稳定技术以及红细胞吸附试验，发现此类咔啉衍生物可以结合NDV的血凝素-神经氨酸酶蛋白（Heamagglutinin-Neuraminidase protein，HN），该蛋白主要参与病毒吸附细胞表面受体的过程。通过Western blot以及间接免疫荧光试验发现这3个化合物可能通过抑制PI3K/Akt通路干扰NDV入侵细胞。此研究首次揭示了1-甲酰基-β-咔啉衍生物抑制新城疫病毒感染的独特机制，同时这些化合物为设计新型HN抑制剂提供了合适的骨架，为后续抗NDV药物研发提供理论基础。

DOI:10.3390/biom11111687

4.西北农林科技大学王俊儒：铁屎米-6-酮通过激活COX-2表达发挥抗新城疫病毒增殖作用

2020年5月20日，西北农林科技大学王重阳（一作）与王俊儒（通讯作者）在Frontiers in Microbiology（2区Top，IF=6.06）上发表了题为“Cyclooxygenase-2 Facilitates Newcastle Disease Virus Proliferation and Is as a Target for Canthin-6-One Antiviral Activity”的研究论文。

铁屎米-6-酮是β-咔啉的一个亚类，具有抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗病毒等广泛的生物活性。本研究发现新城疫病毒（NDV）的增殖过程中COX-2的表达降低，且过表达COX-2时可促进抗病毒基因的表达，同样对NDV诱导的内质网(ER)-应激和自噬产生抑制作用。此外，通过噬菌斑测定、细胞毒性实验、qPCR反应及Western Blot分析等方法揭示，C型环截的铁屎米-6-酮可激活COX-2表达，并在µM水平显著抑制NDV的增殖。本研究首次证明COX-2是NDV增殖的重要调节因子，且铁屎米-6-酮可作为抗NDV药物的先导化合物，可为开发针对NDV病毒中COX-2靶点药物提供潜在的策略。

DOI:10.3389/fmicb.2020.00987

5. 西北农林科技大学王俊儒：基于天然源哈尔满碱衍生物的设计合成与杀菌活性评价

2018年12月5日，西北农林科技大学代江坤（一作）与王俊儒（通讯作者）在European Journal of Medicinal Chemistry（1区Top，IF=8.03）上发表了题为“Design, synthesis and biological evaluations of quaternization harman analogues as potential antibacterial agents”的研究论文。

哈尔满碱是β-咔啉类生物碱，具有良好的抗菌活性。为了寻找更有前景的抗菌哈尔满碱类似物，本研究合成了33个新的季铵化哈尔满碱类似物。抗菌结果显示大多数季铵化哈曼类似物对4种革兰氏阳性菌和2株革兰阴性细菌具有显著的抑制增殖活性，且4f、4i、4l、4u、4w、4x和5c的MIC值为4 μg/mL，表现出低细胞毒性和良好的热稳定性。扫描电镜分析和分子对接评价表明季铵化哈尔满碱类似物的抗菌机制为破坏细菌细胞膜、细胞壁和II型拓扑异构酶。体内抗菌实验证明了季铵化哈尔满碱类似物作为新型杀菌剂和抗生素的潜力。本研究总结了季铵化哈尔满碱类似物构效关系，为季铵化哈尔满碱抗菌药物的开发提供了重要指导，丰富了候选抗生素的类型，为解决当前的抗生素危机提供了更多的选择。DOI:10.1016/j.ejmech.2018.10.012

6. 西北农林科技大学王俊儒：以DNA为潜在靶点的新型β-咔啉-3-羧酸衍生物二聚体的合成及体外抗肿瘤活性研究

2018年10月15日，西北农林科技大学谷红玲（一作）与王俊儒（通讯作者）在International Journal of Molecular Sciences（2区Top，IF=6.21）上发表了题为“Synthesis and in vitro antitumor activity of novel bivalent β-carboline-3-carboxylic acid derivatives with DNA as a potential target”的研究论文。

β-咔啉生物碱抗肿瘤活性机制研究发现，其二聚体可以通过嵌入模式与DNA结合，引起DNA结构的显著变化。在此基础上课题组设计并合成了一系列新型β-咔啉衍生物，探究了其体外细胞毒性、细胞凋亡及与DNA结合亲和力。结果显示大多数β-咔啉衍生物二聚体对5种试受肿瘤细胞株(A549、SGC-7901、Hela、SMMC-7721和MCF-7)的增殖抑制率高于对应单体，构效关系表明C³位的二聚化可以增强β-咔啉的抗肿瘤活性。其中4B、6i、4D和6u对A549细胞毒性最强。此外，4B、6i、4D和6u诱导细胞凋亡呈剂量依赖性，并在S期和G2/M期引起细胞周期停滞。β-咔啉二聚体处理后，线粒体细胞色素C水平、bcl-2蛋白表达降低，表明6i和6u促使的细胞凋亡是通过导线粒体介导的。此外，紫外-可见光谱、热变性和分子对接研究结果表明，4B、6i、4D和6u主要通过嵌插作用与DNA结合。本研究通过用合适的取代基修饰β-咔啉骨架并进行二聚化来发现和开发潜在的DNA靶向抗肿瘤药物，结果表明β-咔啉衍生物可用作开发新型抗肿瘤剂的先导化合物。

DOI:10.3390/ijms19103179

7.西北农林科技大学王俊儒：蕈状海鞘素U衍生物的设计合成及其抗菌活性研究

2018年9月5日，西北农林科技大学代江坤（一作）与王俊儒（通讯作者）在European Journal of Medicinal Chemistry（1区Top，IF=8.03）上发表了题为“Computer-aided drug discovery: Novel 3,9-disubstituted eudistomin U derivatives as potent antibacterial agents”的研究论文。

蕈状海鞘素U从几种海鞘中分离得到，具有良好的抗菌活性。但其活性不足以与商业抗生素竞争，阻碍了其作为新型杀菌剂的潜力。为了增强其抗菌活性，课题组基于计算机辅助药物发现(CADD)，设计并合成了32个新的3,9-二取代蕈状海鞘素U衍生物。采用双稀释法对33种化合物进行体外抗菌活性评价，其中活性最高的化合物6p表现出比市售药物磷霉素钠、环丙沙星、丙森锌更好的活性，最低抑菌浓度(MIC)为1.5625 mmol/L。通过荧光显微镜分析、扫描电子显微镜分析、透射电镜分析、分子对接研究及等温滴定量热法(ITC)等机制研究表明，这些化合物可通过破坏细菌细胞膜、破坏DNA回旋酶功能来发挥杀菌作用。本研究合成的蕈状海鞘素U衍生物具有显著抗菌活性，证明了蕈状海鞘素U支架的抗菌潜力，具有潜在的开发前景，为蕈状海鞘素U衍生物的抗菌剂开发奠定基础。

DOI:10.1016/j.ejmech.2018.08.001

8.西北农林科技大学王俊儒：C²或C⁵修饰和D环重排的铁屎米-6-酮类似物的合成及抗菌活性研究

2018年7月1日，西北农林科技大学代江坤（一作）与王俊儒（通讯作者）在Food Chemistry（1区Top，IF=9.23）上发表了题为“Synthesis and antibacterial activity of C² or C⁵ modified and D ring rejiggered canthin-6-one analogues”的研究论文。

铁屎米-6-酮具有广泛的药用活性，如抗肿瘤、抗菌、抗真菌、抗寄生虫、抗病毒等，为了研究其抗菌活性和构效关系，课题组设计并合成了31个铁屎米-6-酮类似物，主要包括C²或C或D环修饰的铁屎米-6-酮。生物活性最高的类似物28的最低抑菌浓度为4 μg/ml，对人正常肝细胞表现出低细胞毒性，具备良好的类药性。通过扫描电镜、细胞质β-半乳糖苷酶渗漏试验、分子对接、紫外-可见分析和等温滴定量热法(ITC)探究28的抗菌机制。结果表明，28可通过破坏细菌细胞膜、破坏DNA拓扑异构酶结构发挥其杀菌作用，两者均可导致细胞快速死亡。本研究对铁屎米-6-酮类似物构效关系和初步抗菌机制进行了研究，结果表明铁屎米-6-酮类似物28是一种非常有前途的农业和食品工业天然抗菌剂，为铁屎米-6-酮类似物的抗菌剂开发提供数据支撑并奠定了理论基础。

DOI:10.1016/j.foodchem.2018.01.166

课题组负责人简介  王俊儒，教授，博士生导师。陕西省教学名师，省化学会理事。从事药用高活性天然产物结构优化、生物功能及作用机制研究。受国家自然科学基金(49890330，30230230)等项目支持，合成衍生β-咔啉单体和二聚体化合物550个。2015年至今在Phytochemistry, European Journal of Medicinal Chemistry, Food Chemistry发表β-咔啉抗肿瘤、抗病毒、抗菌活性和作用机制论文21篇，其中Top期刊9篇，获国家发明专利8件。