应用笔记 - 磁共振

塞班岛附近太平洋岛屿发现新型细菌生物碱化合物

在北马里亚纳群岛的太平洋塞班岛进行的一次研究探险中,发现了一种具有高效抗癌作用的细菌提取物。提取物中含有一种新的生物碱化合物,研究人员利用NMR技术对其进行了研究。

在北马里亚纳群岛的太平洋塞班岛进行的一次研究探险中,发现了一种具有高效抗癌作用的细菌提取物。提取物中含有一种新的生物碱化合物,研究人员利用NMR技术对其进行了研究。1

2013年,Chen Zhang和加州圣地亚哥大学的同事前往塞班岛,在那里他们从Lau湾浅水区采集到了一种紫粉色丝状蓝藻,这种蓝藻属于青霉属。他们使用生化和NMR技术对其进行研究,以确定其内部细菌提取物和化合物的组成、结构和毒性分布,并于2017年4月在《海洋药物》杂志上发表了他们的发现。

蓝藻以其颜色命名,是一种蓝色细菌,利用光合作用将太阳光转化为能量,并产生有毒化学物2 。太平洋热带岛屿长期以来一直是各种生物学研究的来源,研究人员已经从这些地区的蓝藻中鉴定出许多具有生物活性的天然产物3。尽管此前在塞班岛的研究一直较少,但该研究还是从塞班岛海岸珊瑚礁的蓝藻中发现了一种有效的抗癌剂4。

在发现了这些青霉菌的标本之后,研究人员从蓝藻中提取了一种物质,并对其中的化合物进行了表征研究。  该提取物在盐水虾模型系统中具有细胞毒性,促使人们进一步探究引起细胞毒性的特定成分,从而作为药物开发中潜在抗癌先导化合物。 在该提取物中,作者最终发现了一种新的含有噻唑啉的生物碱化合物——laucysteinamide A。

研究人员利用Bruker公司的ALPHA-P FTIR 600 MHz NMR波谱仪等新进技术确定了这种新化合物的结构和生物活性。

Laucysteinamide A是二聚体分子胞浆体酰胺A的单体结构类似物,在斐济蓝藻中首次分离出,是具有细胞毒性的化合物,并确定以2R绝对构象存在。作者还指出,该化合物理论上可以从几个氨基酸残基中衍生出来,并指出该化合物很可能是通过PKS/NRPS杂交途径生成。NMR进行的结构分析为研究人员提供了新化合物线索,并对其毒性进行了评估。

laucysteinamide A的细胞毒性非常弱(在H-460人非小细胞肺癌细胞系中,IC50 = 11 µM)。尽管结构相似,其毒性明显弱于somocystinamide A(IC50在Jurkat白血病细胞系中为3 nm)。由此研究人员得出结论:粗提物的大部分细胞毒性来自于蓝细菌产生的脂质curacin D。

尽管该新型化合物不是抗癌药候选代表物,但通过合理的药物设计方法可以改善其毒性。 重要的是,这项研究强调了NMR技术在药物开发过程中的重要性,并且指出未来发现新型天然产物癌症治疗潜力将依赖NMR仪器。

参考资料:

  • Zhang, Chen, Naman CB, Engene N, et al. Laucysteinamide A, a Hybrid PKS/NRPS Metabolite from a Saipan Cyanobacterium, Cf. CaldoraPenicillata. Marine Drugs. 2017;15:1-11.
  • World Health Organization. Toxic Cyanobacteria in Water: A guide to their public health consequences, monitoring and management. 1999. https://bit.ly/2Perjam
  • Blunt JW, Copp BR, Keyzers RA, et al. Marine natural products. Nat Prod Rep. 2015;32:116–211.
  • Williams PG, Yoshida WY, Moore RE, et al. Isolation and structure determination of obyanamide, a novel cytotoxic cyclic depsipeptide from the marine cyanobacterium Lyngbyaconfervoides. J Nat Prod. 2002;65:29–31.
  • Nogle, L.M.; Gerwick,W.H.Somocystinamide A, a novel cytotoxic disulfide dimer from a Fijian marine cyanobacterial mixed assemblage. Org. Lett. 2002, 4, 1095–1098.
  • Marquez B, Verdier-Pinard P, Hamel E, et al. Curacin D, an antimitotic agent from the marine cyanobacterium Lyngbyamajuscula. Phytochemistry. 1998;49:2387–2389.

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