狭霉素及其应用研究的新进展

【摘要】狭霉素(angustmycin)有a、b和c三个组分，其中a和c为核苷类化合物，b组分为腺嘌呤。狭霉素a是一种特异的鸟嘌呤核苷酸(gmp)合成酶抑制剂，在实验室中广泛应用。近十年来，我国科学工作者发现它具有植物细胞分裂素的生物活性，在植物学研究及农业生产上也有良好的应用前景。

【关键词】狭霉素a 作用机制应用研究

advances in angustmycins and their applications

狭霉素(angustmycins)是由吸水链霉菌(streptomyces hygroscopics var. angustmyceticus)产生的抗生素。已知它包括狭霉素a(angustmycin a)、狭霉素

b(angustmycin b)和狭霉素c(angustmycin c)三种组分，其中组分b是腺嘌呤(adenine)，a 和c是腺嘌呤的核苷类衍生物(fig.1)。自20世纪50年代狭霉素被发现以来，由于其抗菌谱极窄且抗菌活性较弱，并不为人们所瞩目。然而近十多年来的研究进展重新唤起了

1 狭霉素的发现

1954年东京大学农业化学系yuntsen等在寻找抗结核菌株的过程中从东京附近的土壤中分离到一个新菌株6a 704［1］。该菌株能产生一种特异性抑制分枝杆菌的物质，对其它的革兰阴性、阳性细菌、真菌和酵母无效。通过分离纯化，得到了粗结晶，并且初步对其理化性质、生物活性和稳定性进行了测定。

1956年yuntsen等又发现他们以前获得的狭霉素是由三个组分组成，即狭霉素a、 b和c，并对它们的分离技术、理化性质等方面做了进一步研究［2］。

狭霉素a 含水结晶的熔点128～130℃，163～164.5℃降解；甲醇中的结晶不含水，172～174℃降解。在260nm处有最大紫外吸收峰(甲醇溶液中)。狭霉素a溶于水、甲醇、乙醇、吡啶、乙酸、二甲基甲酰胺、苯酚，难溶于丁醇、二氧六环，不溶于乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳、乙酸乙酯和其它有机化合物。对schiff、ninhydrin、fecl3、sakaguchi、molisch、indole、ammoniacal agno3、kossel和fearon mitchel试剂呈阳性反应，对fehling试剂呈阴性反应。

狭霉素b 在350～355℃降解，220℃左右升华，分子式c5h5n5，260nm的紫外最大吸收、红外光谱均与腺嘌呤相同。因此，狭霉素b即为腺嘌呤。

狭霉素热稳定性较好，在ph5～9的条件下能保持稳定。但在100℃，ph2的条件下，5min 失活。

通过连续稀释实验，确定狭霉素抑制mycobac terium 607和mycobacterium phlei生长的最低抑菌浓度为25μg/ml。对于恶性mycobacteria h37rv在浓度100μg/ml时也没有活性。狭霉素是几乎没有毒性的物质。小鼠腹腔内注射2.5g/kg，没有任何毒副反应。

2 研究进展

1959年eble等［3～6］对狭霉素c的研究结果显示，狭霉素c极易溶于二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和热水中，室温下的溶解度为：水8mg/ml，甲醇8mg/ml，乙醇6mg/ml，1 丁醇

2mg/ml，乙酸乙酯0.23mg/ml。25℃的比旋度为-53.7°(c，1%的二甲基亚砜溶液)、-68°(c，1%的二甲基甲酰胺溶液)。在酸性条件下不是很稳定，ph2.0，30℃的半衰期是18h；中性条件下0到25℃很稳定。在0.01mol/l酸溶液中259nm时紫外光谱的吸收系数是508；同时证实了狭霉素c就是阿洛酮糖腺苷(psicofuranine)，结构为6 amino 9 (β d psicofuranosyl) purine。狭霉素c在体内有抗微生物和抗肿瘤活性，小鼠防护实验中无论口服还是皮下给药都能有效的抑制streptococcus hemolyticus和escherichia coli。对diplococcus pneumoniae、proteus vulgaris、pseudomonas aeruginosa和salmonella的感染没有活性，对病毒和线虫感染也不起作用。该抗生素还能降低小鼠肾细胞micrococcus aureus慢性感染的数目。在普通的肉汤和琼脂培养基中，狭霉素c在体外没有活性，但在含有肝脏提取液的半合成培养基中，检定板在检测前冷藏4h的情况下，狭霉素c在体外对

salmonella pullorum、staphylococcus aureus、sta phylococcus albus、streptococcus hemolyticus和esche richia coli有活性。狭霉素c在体外用平板扩散法检测的限度：水中10mg/ml，血液中3mg/ml；浊度评价的检测限度0.5mg/ml。检定菌均为staphylococcus aureus fda 209p。

yuntsen等在1958年报道了狭霉素a的结构［7］。随着研究的深入，1964年hocksema通过核磁共振光谱认为以前提出的结构有误，指出在糖基中不存在c 甲基基团［8］，对1958年报道的结构进行了修正，同时证明了狭霉素a就是德夸霉素(decoyinine)［8］。德夸霉素原为阿洛酮糖腺苷发酵过程的副产物，与狭霉素a具有相同的分子式，水合产物、甲醇和乙醇的溶剂化物有相同的熔点，相同的红外光谱。通过两者的核磁共振光谱及其相关降解产物的比较，显示两者同质。

1966年chassy等推断出德夸霉素中糖的结构为6 deoxy d erythro 2，5 hexodiulose，完成了糖的生物合成过程的研究，指出糖的合成直接来源于d ［1 14c］葡萄糖或14c标记的d 果糖。同时通过14c标记狭霉素c中的腺嘌呤，证实了在streptomyces hygroscopicus发酵过程中狭霉素a、c可以相互转化［9］。

1968年mccarthy等完成了狭霉素c到狭霉素a的化学转化过程［10］。狭霉素c经过下面5个步骤，转换为狭霉素a。

* 与原甲酸乙酯(三乙氧基甲烷)在15℃反应48～96h；

* 在纯二氧杂环乙烷中与三氟化硼乙醚反应；

* 在吡啶中与对甲苯磺酰氯反应；

* 在叔丁醇 吡啶溶液中与叔丁醇钾反应；

* 在冰乙酸中与二氧杂环乙烷在50℃反应30h

20世纪60年代末，我国抗生素工作者从我国的土壤中也筛选到了狭霉素的产生菌，获得了狭霉素的a、b和c结晶。a组分命名为“antibiotic 8”(抗菌素8号)，被证实对黏膜炎布拉汉菌(branhamella catarrhalis)有很强的活性。该结果被收录于1977年版的《抗菌素生物理化特性 第1分册》［11］。

近年来我国抗生素工作者又对狭霉素进行了现代光谱学研究，特别是通过x射线单晶衍射的测定，进一步明确了狭霉素a晶体的立体结构［12］(fig.2)。狭霉素a晶体结构属三方晶系，空间群为p3或p3z；晶胞参数：a=b=10.736(1) ，c=10.030(1) ，γ=120.000，v=1001.19(1) 3，z=3；分子式为c11h13o4n5·h2o，含一分子结晶水，不含结晶水的相对分子质量为279.26。分子的骨架有三个环，a环和b环共平面，c环呈信封式构象，a、b环与c环的二面角值为72.9(4)0。

3 狭霉素的抗菌活性与作用机制fig.2 the spatial structure of angustmycin a

1961年miyairi等［13］报道，狭霉素a、c在合成培养基中均有抗微生物的活性，在天然培养基中无活性，其活性能被鸟嘌呤、鸟嘌呤核苷、腺嘌呤核苷、次黄嘌呤核苷、黄嘌呤核苷及相关物质抑制。狭霉素a能抑制枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)核酸片段合成过程中32p的进入，通过紫外吸收法可以看到核酸数量的减少；在狭霉素a作用于枯草芽孢杆菌pci219 1h后再加入14c标记的氨基酸，可以看到狭霉素a能减弱14c标记的氨基酸进入枯草芽孢杆菌pci219机体的蛋白质片段。根据这些生化现象与专性抑制剂化合物的结构推断，狭霉素a在微生物的核酸及蛋白质的生物合成代谢中具有抑制剂作用，所以表现出抗微生物的活性。狭霉素c抗肿瘤转移的作用机制也是类似情况。

1964年bloch［14］进一步明确了狭霉素a的作用机制，指出它对磷酸核糖焦磷酸化激酶有抑制作用，从而抑制xmp(黄嘌呤核苷酸)转化为gmp(鸟嘌呤核苷酸)。

4 狭霉素a的应用

4.1 在实验室研究工作中的应用