PNAS：具有抗癌能力的抗生素

　　

生物通报道：最近，普林斯顿大学的研究人员，开发出一种方法——可根据分子的共同功能特性对它们进行分组，用这种方法，他们发现，由海洋细菌产生的一种抗生素，具有抗癌能力。这项研究结果发表在最近的《PNAS》杂志。

天然存在的小分子，代表了我们目前抗生素库的一个重要部分。然而，有许多强效的抗生素，当前并未使用。了解这些分子的作用机制，对于扩大目前利用率低的化合物部署的可能性，是非常有用的。

一种目前没有使用的常见抗生素是tropodithietic acid（TDA）——由海洋细菌产生的一种结构很小的广谱抗生素。TDA可与微小藻类动态共生，通过杀死有害的海洋病原菌，而促进海藻的健康。然而，它的作用方式还是未知的。

本文资深作者、普林斯顿大学化学家Mohammad Seyedsayamdost指出：“我们推测，这种小的东西、具有广泛的活动范围，肯定有一个相当保守的目标。我们想到的一个目标就是细胞膜，它对于所有生命都是必不可少的。”

Seyedsayamdost和他的同事们观察到，变形虫D. discoideum在接触TDA的片刻就失去了运动性。一种指示细胞壁完整性的荧光标记表明，TDA已经损害了D. discoideum的细胞膜。

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TDA也中断了大肠杆菌的鞭毛活动，这由相同的机制——质子动势（PMF）驱动，质子动势维持着整个细胞膜的电荷分离，这对于ATP的合成十分关键。

为了发现TDA是如何破坏PMF的，Seyedsayamdost转向最近开发的一种技术，称为细菌细胞学分析。这种方法可让我们把具有未知作用机制的分子，归类为一组具有已知机制的不同分子。

TDA与聚醚类抗生素最为相似，后者可通过一种质子反向转运机制，破坏细胞壁的质子动势。Seyedsayamdost的研究团队开发了一种模型，表明TDA以类似的方式发挥作用。

聚醚已知也有抗癌特性，从而激发该研究团队想知道TDA是否也影响癌症。Seyedsayamdost说：“因为TDA是在一种海洋细菌中发现的，没有人会想到去检验它的抗癌性能。但是，一旦我们看到了它与聚醚抗癌剂有关，这就提供了做抗癌实验的下一个步骤。”

他们发现，事实上，TDA有广泛的抗癌特性。Seyedsayamdost说：“在效力方面，这不是很高，但是对癌细胞与非癌细胞展示出一定的特异性。然而，现在探讨它的效力如何，还是有用的。”

用抗生素来抗癌，此前就有过相关研究。在去年1月份，美国权威肿瘤研究杂志《Oncotarget》发表的一项研究中，曼彻斯特大学的一位研究人员在与他女儿进行的一次交谈中受到启发，发现了一种方法，利用常用抗生素的副作用来消除癌症干细胞，当时这项研究引起了广泛的关注（权威期刊：利用抗生素消除癌症干细胞）。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Mode of action and resistance studies unveil new roles for tropodithietic acid as an anticancer agent and the γ-glutamyl cycle as a proton sink.
Abstract：While we have come to appreciate the architectural complexity of microbially synthesized secondary metabolites, far less attention has been paid to linking their structural features with possible modes of action. This is certainly the case with tropodithietic acid (TDA), a broad-spectrum antibiotic generated by marine bacteria that engage in dynamic symbioses with microscopic algae. TDA promotes algal health by killing unwanted marine pathogens; however, its mode of action (MoA) and significance for the survival of an algal-bacterial miniecosystem remains unknown. Using cytological profiling, we herein determine the MoA of TDA and surprisingly find that it acts by a mechanism similar to polyether antibiotics, which are structurally highly divergent. We show that like polyether drugs, TDA collapses the proton motive force by a proton antiport mechanism, in which extracellular protons are exchanged for cytoplasmic cations. The α-carboxy-tropone substructure is ideal for this purpose as the proton can be carried on the carboxyl group, whereas the basicity of the tropylium ion facilitates cation export. Based on similarities to polyether anticancer agents we have further examined TDA's cytotoxicity and find it to exhibit potent, broad-spectrum anticancer activities. These results highlight the power of MoA-profiling technologies in repurposing old drugs for new targets. In addition, we identify an operon that confers TDA resistance to the producing marine bacteria. Bioinformatic and biochemical analyses of these genes lead to a previously unknown metabolic link between TDA/acid resistance and the γ-glutamyl cycle. The implications of this resistance mechanism in the context of the algal-bacterial symbiosis are discussed.