12月12日，貴州大學綠色農藥全國重點實驗室宋寶安院士團隊，在我國卓越科技期刊領軍期刊、中國工程院院刊《Engineering》（影響因子IF=11.6）上，在線發(fā)表了題為“The Tiny but Marvelous Methyl Group in Insecticide Discovery: A Perspective”的綜述論文。文章系統(tǒng)闡述了農藥領域中的“神奇甲基效應”，通過多個常用殺蟲劑案例，說明甲基取代如何特異性增強對靶標的親和力與生物活性，深入剖析了該現象背后的機理，指出當前尚未破解的科學問題，并就如何利用甲基加速新農藥研發(fā)或優(yōu)化現有農藥性能提出了前瞻性見解。這篇綜述有望為下一代基于甲基的農藥分子優(yōu)化策略提供思路，助力可持續(xù)的病蟲害防治。
甲基（—CH3）作為最基本的有機基團，雖結構簡單，卻在生物學、遺傳學及藥理學中扮演著關鍵角色。例如，基因組的甲基化修飾如同精密調控的“開關”，主導基因的動態(tài)表達，在表觀遺傳學中具有重要意義。在藥物研發(fā)中，策略性地引入甲基常可顯著提升藥效與藥代動力學性質，此現象被稱作“神奇甲基效應”。該效應在農藥分子中同樣存在，卻長期缺乏系統(tǒng)性梳理。
本文首次系統(tǒng)綜述了五大類常見殺蟲劑（氨基甲酸酯、聯苯菊酯、亞砜亞胺、介離子及異噁唑啉）中甲基對生物活性的關鍵影響，并闡釋其潛在作用機制。甲基如同一種高度精確的分子“微調器”，可通過平衡空間位阻與分子柔性，精細優(yōu)化化合物性能，使其生物活性達到最佳狀態(tài)。此外，甲基也可作為前藥修飾基團，雖不直接參與靶標結合，卻能有效提升分子在抵達作用位點前的穩(wěn)定性。
作者指出，未來有必要深入開展機理研究，揭示甲基的核心作用規(guī)律。許多具有新穎骨架的化合物在早期評價中活性不足，未必代表其無效，通過合理引入甲基，有望顯著提升此類分子的生物利用度。結合計算化學與結構生物學手段，可進一步闡明甲基如何調控農藥-靶標復合物的結合動力學與熱力學過程。近年來，后期官能團化修飾已成為合成化學的研究熱點，通過對類藥分子進行合成后甲基化改造，有望快速優(yōu)化現有農藥骨架。隨著人工智能技術的迅猛發(fā)展，AI輔助藥物設計在農藥先導化合物發(fā)掘中展現出巨大潛力。通過對農藥“神奇甲基效應”分子機制的持續(xù)解密，有望將甲基從偶然發(fā)現的“靈丹妙藥”，轉變?yōu)榭衫硇栽O計與精準應用的可持續(xù)植保工具。
貴州大學綠色農藥全國重點實驗室碩士研究生劉秋為論文第一作者，宋寶安院士為通訊作者。研究獲得了國家自然科學基金和中央引導地方科技發(fā)展專項資金項目資助。
原文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095809925007568
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