20350-15-6 / 布雷菲爾德菌素A的應(yīng)用及合成方法

背景及概述^[1][2]

近年的研究結(jié)果表明細(xì)胞粘附分子在諸如腫瘤、過敏和炎癥疾病的過程中起著重要的作用，人們已開始從微生物代謝產(chǎn)物中篩選能抑制特定粘附分子介導(dǎo)的細(xì)胞間粘附過程的化合物單體，以求開發(fā)新的防止腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移或治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的藥物，在篩選真菌活性代謝產(chǎn)物的過程中，發(fā)現(xiàn)許多屬于青霉Penici llium屬(包括其有性世代屬Eupenicillium和Talaromyces)的菌株的共同代謝產(chǎn)物布雷菲爾德菌素A具有抑制內(nèi)皮白細(xì)胞粘附分子ELAM-1的活性。

布雷菲德菌素A （（+）-Brefeldin A，BFA）是一種真菌合成的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，也稱之為斜臥菌素或殼二孢素，布雷菲德菌素A誘導(dǎo)高爾基體的分解，反競爭性抑制蛋白質(zhì)從內(nèi)質(zhì)中轉(zhuǎn)運至高爾基體，具有抗真菌、抗病毒、抗有絲分裂、抗腫瘤，抗線蟲等生物學(xué)活性。目前，作為一種重要的分子工具，布雷菲德菌素A被廣泛應(yīng)用于哺乳動物信號傳導(dǎo)途徑的研究。美國腫瘤研究院（NCI）發(fā)現(xiàn)，布雷菲德菌素A能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化和凋亡，作為化學(xué)治療試劑用于腫瘤治療具有廣闊的應(yīng)用前景。

結(jié)構(gòu)^[2]

作用機制^[2]

高爾基體接受來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的蛋白質(zhì)，對其實施翻譯后修飾過程，最后將這些修飾過的蛋白質(zhì)發(fā)送到胞內(nèi)目的地。潴泡模型描述分泌性蛋白質(zhì)是如何從早期的高爾基體潴泡單元轉(zhuǎn)移到晚期潴泡，根據(jù)潴泡模型，分泌性蛋白質(zhì)利用潴泡成熟或順向小泡轉(zhuǎn)運機制通過高爾基體，而需要回收到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)通過逆向小泡被分揀、循環(huán)，小泡形成取決于COPI包裹Arf1-GTP組裝。

布雷菲德菌素A，通過反競爭性抑制作用，穩(wěn)定Arf：sec 7域復(fù)合物，與過渡Arf-GDPsec7域復(fù)合物結(jié)合、形成流產(chǎn)性Arf-GDP：BFA：sec 7域復(fù)合物。2003年Goldberg等得到了布雷菲德菌素A與Arf-Sec7d結(jié)合物的單晶結(jié)構(gòu)，從而為證實鳥嘌呤核苷的交換的機理提供了有力證據(jù)。布雷菲德菌素A的這種小分子反競爭性的抑制蛋白質(zhì)的作用對藥物研究和基礎(chǔ)生物學(xué)研究都具有重要的意義。

布雷菲德菌素A不僅顯著影響哺乳動物的分泌途徑，還會引起細(xì)胞的形態(tài)變化，特別是誘導(dǎo)高爾基體的分解，導(dǎo)致高爾基分解后酶重新分配回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。美國國家癌癥研究院發(fā)現(xiàn)布雷菲德菌素A還具有選擇性抑制和殺死人腫瘤細(xì)胞活性。布雷菲德菌素A通過不依賴于p53凋亡機制誘導(dǎo)人前列腺癌細(xì)胞凋亡，由于p53調(diào)節(jié)的凋亡途徑往往在前列腺癌細(xì)胞中被終止，因此，誘導(dǎo)不依賴于p53的細(xì)胞凋亡的藥物如布雷菲德菌素A是有效的備選化療藥物。聯(lián)合使用低劑量BFA提高吉西他（Gemcitabine）與對人胰腺癌細(xì)胞MIA PaCa-2 細(xì)胞線的作用效果。

應(yīng)用^[1-2]

布雷菲德菌素A是一種天然存在的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，能有效抑制蛋白質(zhì)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的轉(zhuǎn)運過程，是一種廣泛應(yīng)用于哺乳動物信號傳導(dǎo)研究的分子工具；布雷菲德菌素A具有抗真菌、抗病毒、抗有絲分裂、抗腫瘤等生物學(xué)活性，布雷菲德菌素A及其衍生物是重要的抗腫瘤候選藥。鑒于布雷菲德菌素A具有多重生物學(xué)活性及潛在的抗腫瘤藥用價值，布雷菲德菌素A開發(fā)和研究工作一直受到產(chǎn)學(xué)界的高度重視，是當(dāng)前抗癌藥物開發(fā)研究的一個熱點。

制備 ^[2]

1.化學(xué)合成

由于具有廣泛的生物活性和獨特的大環(huán)內(nèi)酯結(jié)構(gòu)，因而布雷菲德菌素A結(jié)構(gòu)鑒定及其合成成為有機合成化學(xué)家最具吸引力的目標(biāo)分子之一。1976年Corey和Wollenberg首次報道了布雷菲德菌素A的合成。1979年，Kitahara小組完成布雷菲德菌素A的首次全合成。自Corey的消旋體合成工作以來，有關(guān)布雷菲德菌素A的片段合成、表觀合成和全合成的報道層出不窮。2001年Kim小組以分子內(nèi)的1，3-偶極環(huán)加成和關(guān)環(huán)復(fù)分解反應(yīng)構(gòu)建內(nèi)酯大環(huán)。

2.發(fā)酵合成

文獻(xiàn)報道的、具有布雷菲德菌素A合成能力的菌種包括青霉屬（Penicillium）、斜臥青霉（Penicillium decumbens）、藍(lán)青霉（Penicillium cyaneum）、殼二孢屬（Ascochyta）、擬青霉（Paecilomycessp. ）、棒曲霉（Aspergillus clavatus）、分支孢屬（Cladosporium sp.）、鏈格孢菌屬（Alternariazinniae）、莖點霉屬（Phoma）、踝節(jié)菌屬（Talaromyces sp.），布雷正青霉（Eupenicilliumbrefeldianum）ATCC 58665 已經(jīng)被用于布雷菲德菌素A中試規(guī)模生產(chǎn)。

1995年，McCloud報道了11000 L規(guī)模上E. brefeldianum合成布雷菲德菌素A 的發(fā)酵過程，McCloud 對真菌E. brefeldianum（ATCC 58665）液體進(jìn)行深層發(fā)酵，25℃通氣攪拌培養(yǎng)，轉(zhuǎn)速250 r /min，空氣流量0.73 vvm，培養(yǎng)基組成：葡萄糖20 g/L，麥芽汁2 g/L，酵母膏2.5 g/L，蛋白胨2 g/L，KH2PO4 2 g/L，MgSO4·7H2O2g/L，CaCO3 4 g/L，pH 7.0，布雷菲德菌素A發(fā)酵單位為169 mg/L。

國內(nèi)使用青霉菌液體發(fā)酵，液體發(fā)酵培養(yǎng)基： 馬鈴薯200 g/L （煮汁），葡萄糖20 g/L，（NH4）2SO4 4.0 g/L，KH2PO41.0 g/L，MgSO4·7H2O 2.0 g/L，CaCO3 5.0 g/L，pH自然，裝液量100：250 （v/v），28°C，120 r/min，振蕩培養(yǎng)7 d，最終產(chǎn)量151.6 mg/L；并且首先利用青霉進(jìn)行固體發(fā)酵，布雷菲德菌素A的固體發(fā)酵培養(yǎng)基的最佳條件為：馬鈴薯300 g/L（煮汁），葡萄糖25 g/L，（NH4）2SO4 0.2 g/L，KH2PO4 0.5 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，NaCl 0.5 g/L，瓊脂2.0 g/L，pH自然，接種量5.0×105孢子/100 mL固體培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度28°C，靜置培養(yǎng)8 d，布雷菲德菌素A的產(chǎn)量達(dá)到392.16 mg/L。

主要參考資料

[1] 褚以文, 彭義杰. 細(xì)胞粘附分子 ELAM-1 的抑制劑——布雷菲德氏真青霉產(chǎn)生的布雷菲爾德菌素 A[J]. 中國抗生素雜志, 1999, 4.

[2] 薛鋒, 王亞軍, 鄭裕國. 新型抗腫瘤抗生素布雷菲德菌素 A 的研究進(jìn)展[J]. 科技通報, 2010, 26(4): 536-541.