30562-34-6 / 格爾德霉素的作用機(jī)制

【概述】

格爾德霉素（GM，GDM）是一種潮濕鏈霉菌(Streptomyces hygroscopicus)分泌的含苯醌結(jié)構(gòu)的化合物，屬于苯醌安莎(benzoquinone ansamycin)類(lèi)抗生素。體外實(shí)驗(yàn)表明 GDM對(duì)多種腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)有良好的抑制活性，具有廣譜抗增殖和抗腫瘤作用。

【理化性質(zhì)】

GDM晶體為黃色針狀，稍溶于水，微溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑，溶于氯仿、二甲亞砜等。干品穩(wěn)定，溶液狀態(tài)下對(duì)酸、堿、光、熱不穩(wěn)定。

【藥理作用】

格爾德霉素具有一定的抗原蟲(chóng)、抗腫瘤及抗革蘭氏陽(yáng)性菌（G+）的活性。GDM在體內(nèi)對(duì)多種病毒的復(fù)制具有抑制作用，體外對(duì)皰疹病毒感染不同模型有治療效果。格爾德霉素還具有調(diào)節(jié)上皮氮氧合酶活性以及抗炎等作用，另外有實(shí)驗(yàn)證明GDM與化療藥物聯(lián)用還具有協(xié)同作用。格爾德霉素抗腫瘤抗病毒作用機(jī)制與一般的抗腫瘤抗生素作用機(jī)制不同。體外抗病毒研究中,GDM顯示了較廣的抗病毒譜和較強(qiáng)的抑制病毒活性。已知的對(duì)GDM敏感的病毒有HBV、HCV、HIV-1、柯薩奇B組病毒(CBV)、痘苗病毒(VV)和人巨細(xì)胞病毒（HCMV）等。在非洲綠猴腎細(xì)胞（Vero）內(nèi),GDM顯著抑制疤疹病毒HSV-1的復(fù)制,IC50為0.02μM,對(duì)Vero細(xì)胞的毒性(TD50)為182μM,選擇性指數(shù)為9100。GDM對(duì)HSV-2、HIV-1、水皰性口炎病毒VSV、柯薩奇三型病毒Cox B3,脊髓灰質(zhì)炎病毒Polio-1和SARS冠狀病毒均有明顯抑制活性,IC50均在μM水平,具有明顯的抑制活性。

【作用機(jī)制】

與病毒酶抑制劑不同,GDM的作用靶點(diǎn)是Hsp90,近年的研究表明的生物學(xué)活性是因?yàn)槠浞肿又械陌采h(huán)能夠競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Hsp90的N一末端ADP/ATP位點(diǎn),特異性地抑制其分子伴侶功能,導(dǎo)致Hsp90底物以非折疊態(tài)存在,從而被降解。對(duì)細(xì)胞周期、細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞生存、凋亡和癌癥發(fā)生都具有重要影響。 近期研究結(jié)果顯示，Hsp90的功能需要ATP的結(jié)合與水解。ATP/ADP結(jié)合部位承擔(dān)構(gòu)象轉(zhuǎn)換區(qū)的作用,調(diào)節(jié)Hsp90參與的多分子伴侶復(fù)合物的裝配。在ATP結(jié)合態(tài)，Hsp90與輔分子伴(co-chaperone)p23發(fā)生相互作用；而在其ADP結(jié)合態(tài)，Hsp90則與另一個(gè)輔分子伴侶p60Hop發(fā)生相互作用。通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)ATP并結(jié)合于Hsp90的氨基端，GDM能阻斷p23與Hsp90的結(jié)合,并使p60Hop-Hsp90的結(jié)合變得穩(wěn)定，因而鎖定Hsp90進(jìn)入其ADP結(jié)合構(gòu)象的當(dāng)量。Hsp90分子中的核苷酸或GDM的結(jié)合部位(可能調(diào)節(jié)Hsp90構(gòu)象)能夠改變?cè)摲肿悠渌麉^(qū)域的性質(zhì)。 最近證實(shí)Hsp90具有兩個(gè)功能部位,分別位于N端和C端。N末端結(jié)構(gòu)域是GDM特異性結(jié)合的靶點(diǎn)，也是ATP與ADP結(jié)合位點(diǎn)；C末端結(jié)構(gòu)域則是Hs90自身二聚化位點(diǎn)。Hsp90的組成型表達(dá)在腫瘤細(xì)胞中比相應(yīng)正常細(xì)胞要高，正常組織內(nèi)Hsp90無(wú)以活性形式存在的，Hsp90常和另一些蛋白組成有活性的伴侶復(fù)合物，另外，腫瘤組織內(nèi)ATP酶的活性也比正常組織內(nèi)要高。GDM在體內(nèi)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合Hsp90N端的ATP位點(diǎn)而改變其構(gòu)像，阻止Hsp90蛋白活化，下調(diào)該靶蛋白功能，進(jìn)而抑制其行使分子伴侶功能，導(dǎo)致效應(yīng)蛋白降解，繼而阻斷腫瘤賴(lài)以生存的信號(hào)通路，最終抑制腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)增及病毒的增殖。

圖1為Hsp90與GDM的結(jié)合圖

【生物合成】

GDM的生物合成途徑（圖2）是以3-氨基-5-羥基苯甲酸(AHBA)為起始單位；在AHBA之后包含七個(gè)聚酮鏈延伸模塊，每個(gè)模塊中包含一個(gè)?；D(zhuǎn)移酶區(qū)域，其中模塊6負(fù)責(zé)載入丙二?；?，模塊1、3、4和7負(fù)責(zé)載入甲基丙二?；?，模塊2和5負(fù)責(zé)載入甲氧丙二?；辉邗０肪酆厦竻⑴c下形成聚酮體骨架；然后再進(jìn)行后續(xù)的一些加工，這個(gè)過(guò)程主要包括一些碳位的氧化、氨甲?；⒀跫谆捌淞u化。

圖2為GDM 生物合成示意圖

【制備工藝】

1.分離提取工藝1

（1）離心或過(guò)濾培養(yǎng)液獲得上清液；

（2）在所述上清液中加入鹽酸或硫酸等，調(diào)整溶液的pH至4.5左右；

（3）將溶液流經(jīng)含分離填料的(XAD-7大孔樹(shù)脂或含類(lèi)似功能基團(tuán)的分離用填料)層析柱，用流洗液、洗脫液(純水/低離子強(qiáng)度的水溶液，洗脫液為甲醇/二氯甲烷等有機(jī)溶劑)依次流洗及洗脫，濃縮后即可得到GDM。

2.分離提取工藝2

（1）離心或過(guò)濾培養(yǎng)液獲得上清夜；

（2）在上清夜中加入有機(jī)溶劑（正丁醇或乙酸乙酯）有機(jī)溶劑與上清夜之比為1：1～1：8攪拌后收集有機(jī)相；

（3）去除有機(jī)相以后，用硅藻土粉末吸附殘留物；

（4）用起裝填層析柱，用有機(jī)溶劑（己烷二氯甲烷二氯甲烷與甲醇的混合物甲醇）依次洗脫并濃縮獲得純化的GDM。

【主要參考資料】

[1]劉濤. 格爾德霉素制備工藝的研究[D].河南工業(yè)大學(xué),2010.

[2]李冬. 廣譜抗病毒抗生素格爾德霉素衍生物的合成與活性研究[D].中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué),2009.