美國賓夕法尼亞大學Nie等從黃曲霉菌代謝產物中分離出一類結構新穎的七環(huán)肽（asperigimycins），這種核糖體合成和翻譯后修飾肽（RiPPs）經過化學修飾，在特定分子 N 端添加脂肪鏈，可將無活性的天然產物改造為效力媲美臨床藥物的白血病先導化合物。（Nat Chem Biol. 2025年6月23日在線版）

研究者著力于研究在真菌中較為稀有的RiPPs類天然產物，與多數(shù)通過復雜生化途徑合成的天然產物不同，RiPPs由核糖體直接合成，再經過翻譯后一系列酶修飾催化形成最終結構，具有高度結構復雜性與多樣生物活性。由于純化過程困難，此前僅發(fā)現(xiàn)少數(shù)幾種真菌RiPPs。為尋找更多真菌RiPPs，研究者篩選了十二種曲霉菌株。

通過比較這些菌株產生的化學物質與已知RiPPs的結構單元，研究者鎖定黃曲霉菌為研究對象。借助基因分析策略，研究者發(fā)現(xiàn)黃曲霉菌中一種名為 ApgA 的特殊前體肽蛋白是RiPPs的生物合成來源。敲除其前體肽基因 apgA 后，四個新產物完全消失，確證該簇為 RiPPs 的合成源。這些分子均具有獨特的七環(huán)相扣結構，研究者將其命名為asperigimycins A–D，代表從黃曲霉菌中獲得的分子。

這4種分子在不經過任何修飾的情況下，即能對白血病腫瘤細胞展現(xiàn)出抑制作用。若進一步為其中一種分子添加特殊的脂質修飾，它能發(fā)揮更強大的抗腫瘤活性。

細胞毒性測試結果表明，具有 N 端焦谷氨酸修飾的 asperigimycin C 和 D 對白血病細胞系 Jurkat、Mino 和 Molm-14 顯示出顯著的抑制活性。而結構相近但缺乏焦谷氨酸修飾的 asperigimycin A 和 B 則對所有測試的腫瘤細胞系均無活性。前體中間體 15（含 N 端谷氨酰胺）同樣無效，進一步支持焦谷氨酸為活性的決定性修飾。

為提升無活性母體化合物 asperigimycin B 的潛力，研究者對其進行了 N 端脂質化修飾，設計并合成2-L₁ 至 2-L₇ 系列衍生物。其中，2-L? 引入C?? 線性脂肪酸鏈，顯示卓越的抗白血病活性，IC?? 檢測顯示活性提升超 100 倍，與臨床抗白血病藥物阿糖胞苷和柔紅霉素效力相當，提示通過結構修飾可實現(xiàn)對無活性天然產物的藥效轉化。

為何添加脂質修飾能顯著提升asperigimycins的抗腫瘤活性，研究者對測試的白血病細胞進行了基因篩選，試圖找到影響asperigimycins抗腫瘤作用的基因。結果發(fā)現(xiàn)溶質載體家族的SLC46A3基因非常關鍵，其編碼的蛋白類似細胞表面的一道閘門，幫助asperigimycins進入細胞內部。敲除 SLC46A3 導致 2-L? 的 IC?? 從約 80 nM 升高至 2440 nM（約 30 倍抗性提升），而細胞內藥物濃度下降至野生型的 1/8。相較之下，未修飾的 asperigimycin B 在細胞內幾乎檢測不到。這一發(fā)現(xiàn)對于其他藥物的高效遞送具有啟示意義。

機制研究揭示，2-L? 主要通過網格蛋白介導的胞吞路徑進入溶酶體，并依賴 SLC46A3 將其轉運至細胞質。一旦轉運受阻，2-L? 將在酸性環(huán)境中降解，失去藥效。到達細胞質后，2-L? 通過抑制微管蛋白聚合破壞紡錘體結構，阻滯白血病細胞的有絲分裂，提示其作用靶點可能與微管穩(wěn)定劑類似。

對 2-L? 敏感的細胞系中SLC46A3表達水平明顯高于不敏感的實體瘤細胞，說明該轉運蛋白或可作為治療應答的預測生物標志物。CRISPR 篩選還發(fā)現(xiàn)CLASP2、STMN1、CCNF 和 KEAP1 等與微管穩(wěn)態(tài)或泛素降解通路相關的基因敲除可部分削弱 2-L? 活性，進一步驗證其以微管為干預靶點的機制。

生物信息學分析顯示，類似黃曲霉 apg 基因簇的同源結構在多種真菌中廣泛分布，提示自然界中或有大量未被發(fā)現(xiàn)的 asperigimycin-like RiPPs 資源，有重要的藥物開發(fā)潛力。該研究構建并應用了一個整合代謝組學、基因組挖掘、基因工程與化學修飾的交叉平臺，成功實現(xiàn)了復雜真菌 RiPPs 的系統(tǒng)挖掘與理性優(yōu)化改造。

研究者計劃未來在動物模型中測試asperigimycins的作用，并推動相關臨床試驗的開展。期待能早日將這種從真菌中發(fā)現(xiàn)的特殊分子應用到腫瘤治療中，讓更多白血病患者受益。

該研究首次鑒定出苯并呋喃吲哚啉七環(huán)骨架 RiPPs 類天然產物，通過脂質化修飾與功能基因組學篩選，將其轉化為高效、低毒、靶向性強的抗白血病先導化合物 2-L?，明確了其胞內遞送依賴 SLC46A3 的分子機制。該研究為天然產物藥物化提供了新思路，也顯示了合成生物學與精準基因編輯在天然藥物發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化中的潛力。 （編譯 張瑞軒）