30562-34-6 / 格尔德霉素的作用机制

【概述】

格尔德霉素（GM，GDM）是一种潮湿链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)分泌的含苯醌结构的化合物，属于苯醌安莎(benzoquinone ansamycin)类抗生素。体外实验表明 GDM对多种肿瘤细胞的生长有良好的抑制活性，具有广谱抗增殖和抗肿瘤作用。

【理化性质】

GDM晶体为黄色针状，稍溶于水，微溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂，溶于氯仿、二甲亚砜等。干品稳定，溶液状态下对酸、碱、光、热不稳定。

【药理作用】

格尔德霉素具有一定的抗原虫、抗肿瘤及抗革兰氏阳性菌（G+）的活性。GDM在体内对多种病毒的复制具有抑制作用，体外对疱疹病毒感染不同模型有治疗效果。格尔德霉素还具有调节上皮氮氧合酶活性以及抗炎等作用，另外有实验证明GDM与化疗药物联用还具有协同作用。格尔德霉素抗肿瘤抗病毒作用机制与一般的抗肿瘤抗生素作用机制不同。体外抗病毒研究中,GDM显示了较广的抗病毒谱和较强的抑制病毒活性。已知的对GDM敏感的病毒有HBV、HCV、HIV-1、柯萨奇B组病毒(CBV)、痘苗病毒(VV)和人巨细胞病毒（HCMV）等。在非洲绿猴肾细胞（Vero）内,GDM显著抑制疤疹病毒HSV-1的复制,IC50为0.02μM,对Vero细胞的毒性(TD50)为182μM,选择性指数为9100。GDM对HSV-2、HIV-1、水疱性口炎病毒VSV、柯萨奇三型病毒Cox B3,脊髓灰质炎病毒Polio-1和SARS冠状病毒均有明显抑制活性,IC50均在μM水平,具有明显的抑制活性。

【作用机制】

与病毒酶抑制剂不同,GDM的作用靶点是Hsp90,近年的研究表明的生物学活性是因为其分子中的安莎环能够竞争性结合Hsp90的N一末端ADP/ATP位点,特异性地抑制其分子伴侣功能,导致Hsp90底物以非折叠态存在,从而被降解。对细胞周期、细胞生长、细胞生存、凋亡和癌症发生都具有重要影响。 近期研究结果显示，Hsp90的功能需要ATP的结合与水解。ATP/ADP结合部位承担构象转换区的作用,调节Hsp90参与的多分子伴侣复合物的装配。在ATP结合态，Hsp90与辅分子伴(co-chaperone)p23发生相互作用；而在其ADP结合态，Hsp90则与另一个辅分子伴侣p60Hop发生相互作用。通过竞争ATP并结合于Hsp90的氨基端，GDM能阻断p23与Hsp90的结合,并使p60Hop-Hsp90的结合变得稳定，因而锁定Hsp90进入其ADP结合构象的当量。Hsp90分子中的核苷酸或GDM的结合部位(可能调节Hsp90构象)能够改变该分子其他区域的性质。 最近证实Hsp90具有两个功能部位,分别位于N端和C端。N末端结构域是GDM特异性结合的靶点，也是ATP与ADP结合位点；C末端结构域则是Hs90自身二聚化位点。Hsp90的组成型表达在肿瘤细胞中比相应正常细胞要高，正常组织内Hsp90无以活性形式存在的，Hsp90常和另一些蛋白组成有活性的伴侣复合物，另外，肿瘤组织内ATP酶的活性也比正常组织内要高。GDM在体内通过竞争结合Hsp90N端的ATP位点而改变其构像，阻止Hsp90蛋白活化，下调该靶蛋白功能，进而抑制其行使分子伴侣功能，导致效应蛋白降解，继而阻断肿瘤赖以生存的信号通路，最终抑制肿瘤细胞的扩增及病毒的增殖。

图1为Hsp90与GDM的结合图

【生物合成】

GDM的生物合成途径（图2）是以3-氨基-5-羟基苯甲酸(AHBA)为起始单位；在AHBA之后包含七个聚酮链延伸模块，每个模块中包含一个酰基转移酶区域，其中模块6负责载入丙二酰基，模块1、3、4和7负责载入甲基丙二酰基，模块2和5负责载入甲氧丙二酰基；在酰胺聚合酶参与下形成聚酮体骨架；然后再进行后续的一些加工，这个过程主要包括一些碳位的氧化、氨甲酰基化、氧甲基化及其羟化。

图2为GDM 生物合成示意图

【制备工艺】

1.分离提取工艺1

（1）离心或过滤培养液获得上清液；

（2）在所述上清液中加入盐酸或硫酸等，调整溶液的pH至4.5左右；

（3）将溶液流经含分离填料的(XAD-7大孔树脂或含类似功能基团的分离用填料)层析柱，用流洗液、洗脱液(纯水/低离子强度的水溶液，洗脱液为甲醇/二氯甲烷等有机溶剂)依次流洗及洗脱，浓缩后即可得到GDM。

2.分离提取工艺2

（1）离心或过滤培养液获得上清夜；

（2）在上清夜中加入有机溶剂（正丁醇或乙酸乙酯）有机溶剂与上清夜之比为1：1～1：8搅拌后收集有机相；

（3）去除有机相以后，用硅藻土粉末吸附残留物；

（4）用起装填层析柱，用有机溶剂（己烷二氯甲烷二氯甲烷与甲醇的混合物甲醇）依次洗脱并浓缩获得纯化的GDM。

【主要参考资料】

[1]刘涛. 格尔德霉素制备工艺的研究[D].河南工业大学,2010.

[2]李冬. 广谱抗病毒抗生素格尔德霉素衍生物的合成与活性研究[D].中国协和医科大学,2009.