Mycolactone同系物及其来源 - 化学试剂定制合成网

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图1：核心大环内酯结构的初步建议（左）和已建立的mycolactones A（1a）和B（1b）（右）的完整结构。

纯化的毒素具有与来自溃疡分枝杆菌的培养物滤液相似的体外致细胞病变性，并且引起与溃疡分枝杆菌感染基本相同的大体病理学和组织病理学变化。相反，缺乏mycolactone的溃疡分枝杆菌菌株不能诱导这些表型[32]。然而，与mycolactone的化学互补恢复了mycolactone缺陷菌株的典型溃疡病病理学[35]。对纯化的提取物进行了一些化学修饰，表明通过氢化的全乙酰化或彻底的双键饱和导致细胞病变的完全丧失。有趣的是，在mycolactone处理后洗涤细胞恢复细胞生长，因此表明毒性作用至少部分可逆。

小型和同事在其关于毒素分离的原始报告中提供的关于霉菌内酯的结构提议仅仅是粗略的。之后不久报道了一个完整的二维结构，尽管当时分子的绝对和相对立体化学仍未分配[36]。重要的是，NMR光谱分析表明，分离的“mycolactone”实际上由两种异构化合物的3：2混合物组成，这些异构化合物在C5（“下”）侧具有C4'-C5'双键的构型。链。因此，这些异构体被命名为mycolactone A（Z-异构体，1a）和B（E-异构体，1b，图1））。尽管可通过反相HPLC分离，但两种异构体都不能以纯的形式分离，可能是由于在分离期间或之后快速（重新）平衡。实际上，后来通过（试图）有针对性地合成每种异构体证明了这一假设是正确的。作为这项工作的一部分，mycolactones A和B显示在标准实验室条件下快速平衡[37]。平衡时Z- Δ4 '，5'异构体的普遍性可以通过分别与C4'和C6'连接的甲基诱导的烯丙基菌株[38]合理化。然后由Kishi和同事在2001年建立了mycolactone的相对和绝对立体化学[39,40]，使用模型化合物合成和利用核磁共振数据库的组合[41,42]。随后通过全合成验证了指配的正确性（参见下文）[43]。

发现mycolactones A / B（1a，b）后，有8种同源物（mycolactones C（2），D（3），E（6）及其次要氧代谢物（7），F（8）和dia -F （9），S1（4）和S2（5））（图2）在不同的溃疡分枝杆菌菌株和密切相关的分枝杆菌的提取物中被发现。鉴于它们的亲缘关系[44]，有人认为所有目前已知的产生mycolactone的细菌应重新归类为溃疡分枝杆菌[45]。在这次审查中，但是，最初提出的物种名称（海分枝杆菌，溃疡分枝 ecovar liflandii，M. pseudoshottsii，溃疡分枝杆菌。shinshuense）将被使用。

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图2： Mycolactone同系物及其来源。

此时还应注意，用于霉菌内酯的命名法在整个文献中并不一致。在这篇综述中，我们将使用术语“mycolactone A / B”来指代mycolactone A和mycolactone B的平衡混合物; 相反，并且遵循常规文献实践，所有其他的mycolactones（见下文）通过在mycolactone名称上附加单个字母来表示，尽管通过分离或通过全合成获得的这些不同变体的制备是双键异构体的混合物。并在生物实验中如此使用。至于原子编号，12元大环内酯环中的碳原子称为C1-C11（内酯酯基的羰基碳为C1），那些在碳连接（“上”）侧链中的那些作为C12-C20，而那些与氧连接的（“下部”）侧链作为C1'-C16'（与环外酯基的羰基碳一起作为C1'））。最后，在我们的术语中，术语“mycolactone core”是指没有C12-C20侧链的C1-C11大环内酯环（包括C5上的OH基团），而术语“扩展核心”包括整个C1-C20链段。。因此，包含C12-C20的上侧链将被称为“核心延伸”。

除了mycolactone A / B（1a，b）之外的mycolactones的发现最初是由观察到来自亚洲，墨西哥和澳大利亚的M. ulcerans菌株明显比非洲菌株毒性低[46]。有趣的是，这些差异似乎转化为溃疡分枝杆菌感染的特定病理学差异[46]。例如，在贝宁[6]中经常观察到与溃疡性溃疡感染相关的病理学骨髓炎在澳大利亚或墨西哥不存在。同样，在贝宁也发现的布鲁里溃疡斑块在澳大利亚尚未见报道[47]。最后，亚洲毒株似乎比它们的非洲补体毒性低[48-50]。这些观察结果使Small小组通过TLC，（LC-）MS和细胞病变性分析[47,51]分析来自不同地理来源的溃疡分枝杆菌的部分纯化的麦克内酯。这些研究表明存在至少两种另外的mycolactone同源物，在缺乏一个氧原子的澳大利亚菌株中发现了显性的mycolactone变体。重要的是，这种被称为mycolactone C（2）的化合物具有比mycolactone A / B（1a，b）更低的致细胞病变活性，从而为澳大利亚溃疡病菌的低毒力提供了理论基础。株。亚洲菌株含有大量的变体，命名为mycolactone D（3），并假设含有额外的氧原子; 此外，证实存在少量（非酰化的）延长的mycolactone核心。Spencer等人随后证实了这些发现。采用LC-序列质谱（LC-MS n）分析，这表明各种mycolactone同源物仅在多不饱和侧链的确切结构上不同。更具体地说，他们得出结论，mycolactone C（2）与mycolactone A / B（1a，b）的区别在于C12'缺乏羟基[52]一项提案最终由Kishi及其同事通过全合成（见下文）[53]进行了验证。后来，Leadlay及其同事应用LC序列和高分辨率质谱联合氘交换实验[54]重新研究了mycolactone D（3）的结构。这些研究提供了强有力的证据证明mycolactone D（3）在C2'位置具有额外的甲基，而不是Small小组提出的额外羟基。然而，mycolactone D（3）结构的最终证据仍然是难以捉摸的。

最近，人们发现不仅溃疡分枝，而且鱼的病原体海分枝杆菌和M. pseudoshottsii和青蛙病原体溃疡分枝 ecovar liflandii能够产生mycolactones的。与溃疡分枝杆菌相反，这些生物体引起全身性感染[50,55]，可能是由于它们的体温过低的宿主的体温升高所致。2005年，Small [50]和Leadlay [56]组从M. ulcerans ecovar liflandii中独立发现了mycolactone E（6）。，一种在非洲爪蟾蛙中引起致命感染的病原体。该同源物与下侧链中的mycolactone A / B（1a，b）的不同之处在于缺少C8'-C9'区段，用乙基取代末端甲基，并且不存在一个羟基。在部分TLC纯化和随后的高分辨率质谱和1 H NMR光谱（虽然他们的报告中没有显示NMR数据）之后，Small group（11，图3）最初提出了不同结构的mycolactone E（6）。[50]。不久之后，Leadlay小组提出了结构6（图2）基于串联质谱联合氧化降解和氘交换实验[56]。尽管天然材料的可用性严重受限于结构分析所带来的挑战，Kishi及其同事后来通过全合成（见下文）证明了Leadlay结构是正确的[57]。除了mycolactone E（6），在M. ulcerans ecovar liflandii脂质提取物中发现了具有酮基取代羟基官能团C13'位的次要代谢物（7）[50,56]。。同样，该结构最终由Kishi和同事在手性固定相上使用全合成和HPLC的组合建立[58]。值得注意的是，这些四烯酸酯衍生物中较短的共轭体系引起各个分枝杆菌的不同色素沉着。而溃疡分枝杆菌集落通常具有浅黄色颜色，溃疡分枝杆菌 ecovar liflandii菌落浅橙色[50] 。