Введение

Бриостатины – это группа макролидных лактонов, выделенных из (бактериальных симбионтов) морского организма Bugula neritina, которые впервые были собраны и переданы Джеком Рудло группе JL Hartwell по разработке противораковых препаратов в Национальном институте рака (NCI). Бриостатины являются мощными модуляторами протеинкиназы C. Они изучались в клинических испытаниях в качестве противоопухолевых средств, а также для лечения СПИДа/ВИЧ и болезни Альцгеймера.

Биологические эффекты

Бриостатин 1 является мощным модулятором протеинкиназы C (PKC). Он проявил активность в лабораторных исследованиях на клетках и животных моделях, поэтому был включен в клинические испытания. К 2014 году было проведено более тридцати клинических испытаний, в которых бриостатин использовался как самостоятельно, так и в комбинации с другими препаратами, при лечении как солидных опухолей, так и гематологических злокачественных новообразований; однако он не продемонстрировал достаточно благоприятного соотношения риск/польза для дальнейшего развития. Он показал достаточную перспективность в моделях болезни Альцгеймера на животных, что привело к началу исследования фазы II к 2010 году; данное исследование спонсировалось Институтом нейронаук Бланшетт-Рокфеллера. Ученые из этого института основали компанию Neurotrope и начали еще одно клиническое испытание болезни Альцгеймера, предварительные результаты которого были опубликованы в 2017 году. Бриостатин также изучался у пациентов с ВИЧ. К 2010 году было выделено 20 различных бриостатинов. Низкая концентрация в бриозоанах (для экстракции одного грамма бриостатина требуется около тонны сырых бриозоанов) делает экстракцию экономически нецелесообразной для крупномасштабного производства. Из-за структурной сложности полный синтез оказался затруднительным, и на данный момент было опубликовано лишь несколько полных синтезов. Полные синтезы были опубликованы для бриостатинов 1, 2, 3, 7, 9 и 16. Среди них – полный синтез бриостатина 1, разработанный Вендером.

Биосинтез

В B. Neritina биосинтез бриостатина осуществляется посредством кластера поликетидсинтазы I типа, bry. BryR является вторичным метаболическим гомологом HMG-CoA синтазы, которая представляет собой PKS в первичном бактериальном метаболизме. В пути биосинтеза бриостатина модуль BryR катализирует β-разветвление между локальным акцетоацетильным акцептором ацил-переносчика (ACP a) и соответствующим донором BryU-ацетил-ACP (ACP d). Первый этап включает загрузку малонильного фрагмента на дискретный BryU ACP d в начальном модуле BryA. Затем удлиненный продукт BryU в BryA загружается на цистеиновую боковую цепь BryR для взаимодействия с ACP a. После взаимодействия BryR катализирует β-разветвление, облегчая алдольную реакцию между α-углеродом BryU и β-кетоном ACP a, что приводит к образованию продукта, аналогичного продуктам HMGS в первичном метаболизме. После β-разветвления последующая дегидратация, катализируемая гомологом BryT эноил-КоА гидратазы (ECH), а также O-метилирование BryA и изомеризация двойной связи BryB полученного продукта HMGS осуществляются в специфических доменах кластера bry. Эти этапы, следующие за β-разветвлением, генерируют винилметилэстерные фрагменты, которые присутствуют во всех природных бриостатинах. Наконец, BryC и BryD отвечают за дальнейшее удлинение, замыкание пиранового кольца и циклизацию продукта HMGS с образованием нового продукта бриостатина. В присутствии BryR наблюдалось превращение ACP d в голо-ACP d перед β-разветвлением. Показано, что BryR проявляет высокую специфичность к ACP d только после этого превращения. Специфичность к этим белок-связанным группам является особенностью, отличающей гомологи HMGS, обнаруженные в первичном метаболизме, где HMGS обычно действует на субстраты, связанные с коферментом А, от тех, которые встречаются в нерибосомальных пептидсинтазах (NRPS) или PKS-путях, таких как путь биосинтеза бриостатина.