30562-34-6 / 格爾德霉素的作用機制

【概述】

格爾德霉素（GM，GDM）是一種潮濕鏈霉菌(Streptomyces hygroscopicus)分泌的含苯醌結構的化合物，屬于苯醌安莎(benzoquinone ansamycin)類抗生素。體外實驗表明 GDM對多種腫瘤細胞的生長有良好的抑制活性，具有廣譜抗增殖和抗腫瘤作用。

【理化性質】

GDM晶體為黃色針狀，稍溶于水，微溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有機溶劑，溶于氯仿、二甲亞砜等。干品穩定，溶液狀態下對酸、堿、光、熱不穩定。

【藥理作用】

格爾德霉素具有一定的抗原蟲、抗腫瘤及抗革蘭氏陽性菌（G+）的活性。GDM在體內對多種病毒的復制具有抑制作用，體外對皰疹病毒感染不同模型有治療效果。格爾德霉素還具有調節上皮氮氧合酶活性以及抗炎等作用，另外有實驗證明GDM與化療藥物聯用還具有協同作用。格爾德霉素抗腫瘤抗病毒作用機制與一般的抗腫瘤抗生素作用機制不同。體外抗病毒研究中,GDM顯示了較廣的抗病毒譜和較強的抑制病毒活性。已知的對GDM敏感的病毒有HBV、HCV、HIV-1、柯薩奇B組病毒(CBV)、痘苗病毒(VV)和人巨細胞病毒（HCMV）等。在非洲綠猴腎細胞（Vero）內,GDM顯著抑制疤疹病毒HSV-1的復制,IC50為0.02μM,對Vero細胞的毒性(TD50)為182μM,選擇性指數為9100。GDM對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。

【作用機制】

與病毒酶抑制劑不同,GDM的作用靶點是Hsp90,近年的研究表明的生物學活性是因為其分子中的安莎環能夠競爭性結合Hsp90的N一末端ADP/ATP位點,特異性地抑制其分子伴侶功能,導致Hsp90底物以非折疊態存在,從而被降解。對細胞周期、細胞生長、細胞生存、凋亡和癌癥發生都具有重要影響。 近期研究結果顯示，Hsp90的功能需要ATP的結合與水解。ATP/ADP結合部位承擔構象轉換區的作用,調節Hsp90參與的多分子伴侶復合物的裝配。在ATP結合態，Hsp90與輔分子伴(co-chaperone)p23發生相互作用；而在其ADP結合態，Hsp90則與另一個輔分子伴侶p60Hop發生相互作用。通過競爭ATP并結合于Hsp90的氨基端，GDM能阻斷p23與Hsp90的結合,并使p60Hop-Hsp90的結合變得穩定，因而鎖定Hsp90進入其ADP結合構象的當量。Hsp90分子中的核苷酸或GDM的結合部位(可能調節Hsp90構象)能夠改變該分子其他區域的性質。 最近證實Hsp90具有兩個功能部位,分別位于N端和C端。N末端結構域是GDM特異性結合的靶點，也是ATP與ADP結合位點；C末端結構域則是Hs90自身二聚化位點。Hsp90的組成型表達在腫瘤細胞中比相應正常細胞要高，正常組織內Hsp90無以活性形式存在的，Hsp90常和另一些蛋白組成有活性的伴侶復合物，另外，腫瘤組織內ATP酶的活性也比正常組織內要高。GDM在體內通過競爭結合Hsp90N端的ATP位點而改變其構像，阻止Hsp90蛋白活化，下調該靶蛋白功能，進而抑制其行使分子伴侶功能，導致效應蛋白降解，繼而阻斷腫瘤賴以生存的信號通路，最終抑制腫瘤細胞的擴增及病毒的增殖。

圖1為Hsp90與GDM的結合圖

【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之后包含七個聚酮鏈延伸模塊，每個模塊中包含一個酰基轉移酶區域，其中模塊6負責載入丙二酰基，模塊1、3、4和7負責載入甲基丙二酰基，模塊2和5負責載入甲氧丙二酰基；在酰胺聚合酶參與下形成聚酮體骨架；然后再進行后續的一些加工，這個過程主要包括一些碳位的氧化、氨甲酰基化、氧甲基化及其羥化。

圖2為GDM 生物合成示意圖

【制備工藝】

1.分離提取工藝1

（1）離心或過濾培養液獲得上清液；

（2）在所述上清液中加入鹽酸或硫酸等，調整溶液的pH至4.5左右；

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

2.分離提取工藝2

（1）離心或過濾培養液獲得上清夜；

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

（3）去除有機相以后，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].河南工業大學,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].中國協和醫科大學,2009.