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几丁质酶对于昆虫的生长发育至关重要,靶向昆虫几丁质酶的小分子抑制剂在害虫防治中具有潜在的应用。蜕皮过程中,参与昆虫表皮几丁质降解的几丁质酶主要有三种:ChtⅠ、ChtⅡ和Chi-h,其中Ⅱ家族几丁质酶ChtⅡ是最关键的一个,其在昆虫发育的各个阶段都发挥着不可缺少的作用。然而,目前还没有ChtⅡ小分子抑制剂的报道。课题组前期已经获得了亚洲玉米螟来源的Ⅱ家族几丁质酶OfChtⅡ的晶体结构,以此为基础,筛选获得了四个针对OfChtⅡ的小分子抑制剂:壳八糖[(GlcN)8]、双吡啶衍生物(DP)、哌啶-噻吩并吡啶衍生物(PT)和萘酰亚胺衍生物(NI)。其中,壳八糖表现出中等的抑制活性,而DP、PT和NI三个化合物具有良好的抑制活性,对OfChtⅡ催化域的Ki值分别为1.99 μM、1.72 μM和2.18 μM。进一步我们获得了四个抑制剂与酶的高分辨率复合物晶体(OfChtⅡ-C1/(GlcN)8,1.60 A;OfChtⅡ-C1/DP,1.50A;OfChtⅡ-C1/PT,1.44A;OfChtⅡ-C1/NI,2.00A)。研究抑制机理发现,DP、PT和NI三个化合物虽然具有不同的骨架结构,但以相同的结合模式占据OfChtⅡ的底物结合裂缝:抑制剂的一个疏水基团与OfChtⅡ底物结合裂缝+1/+2亚位点的Trp1691/Trp1809相互作用,另一个疏水基团与由 Trp1621、Tyr1803、Tyr1856、Phe1899 和 Trp1961 等残基构成的位于底物结合裂缝-1亚位点的疏水口袋相互作用。杀虫实验表明,注射了 DP、PT或NI的三个实验组中30%的幼虫生长发育受阻,因滞留在五龄期不能正常化蛹而死亡。本研究结果获得了多个靶向OfChtⅡ的小分子抑制剂,并揭示了一种OfChtⅡ的普遍抑制机理,有助于靶向害虫蜕皮过程的绿色农药的理性设计。