Teixobactin的簡介

2015年，東北大學(xué)的Kim Lewis研究小組在《Nature》上發(fā)文稱發(fā)現(xiàn)了一種新型抗生素Teixobactin(如圖1)。該研究小組通過采用新的iChip技術(shù)，成功從暫時被命名為Eleftheria terrae的革蘭氏陰性菌中提取出了可抑制金黃色葡萄球菌生長的化合物——Teixobactin。該化合物是由十一個氨基酸組成的多肽。其主要特征是包含一個非蛋白氨基酸enduracididine、N-甲基苯丙氨酸和四個D型氨基酸。

體外抗菌實(shí)驗(yàn)研究表明，Teixobactin對革蘭氏陽性菌具有很好的抑制作用，其對大多數(shù)細(xì)菌的MIC(最低抑菌濃度)在1μg/ml以下，其中更包括難治療的腸球菌和結(jié)核分枝桿菌。Teixobactin尤其能夠抑制艱難梭菌和炭疽桿菌的生長，各自的MIC是5和20ng/ml。此外，其對金黃色葡萄球菌具有非常顯著的殺菌活性，針對處于對數(shù)生長期末期的細(xì)菌其活性高于萬古霉素，同時對于VISA也有殺菌活性。但是，Teixobactin對大多數(shù)的革蘭氏陰性菌沒有活性，卻對缺失細(xì)胞外膜滲透屏障的大腸桿菌具有抑制作用。令人驚喜的是，Teixobactin并沒有檢測到對其耐藥的突變菌株，且對哺乳動物細(xì)胞無毒性，而且無溶血作用和基因毒性。

Teixobactin的合成

為了對Teixobactin的藥理學(xué)、藥效學(xué)和藥代動力學(xué)作進(jìn)一步研究，科學(xué)家們對其全合成也做出了很多努力。Teixobactin的合成難點(diǎn)主要是非天然氨基酸L-allo-enduracididine的合成和十三元環(huán)的構(gòu)建。

①非天然氨基酸L-allo-enduracididine的合成

非天然氨基酸L-allo-enduracididine的合成難點(diǎn)在于C4位手性中心的建立。Rudolph及其同事以起始原料3經(jīng)四步合成得到L-allo-enduracididine(圖2)。然而L-allo-enduracididine的非對映體L-enduracididine也被合成得到，與L-allo-enduracididine的比例為1:6。

Yuan和其同事建立了一個高立體選擇性的合成L-allo-enduracididine的方法。該合成路線以反式羥基脯氨酸為起始原料，經(jīng)過十步反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率約31%，并且非對映體比例甚至超過50:1(圖3)。C4位的手性中心是通過SN2反應(yīng)建立的。在該路線中，胍基被古德曼氏試劑引入，然后將羥基甲磺酸化后，發(fā)生分子內(nèi)親核取代反應(yīng)，最終構(gòu)建出了胍基環(huán)。值得注意的是，該合成方法中，羧基是被體積較大的叔丁基保護(hù)，這樣有效避免了中間體5和6的內(nèi)酯化，保證了L-allo-enduracididine順利合成。

Payne和其研究小組完成了雙Cbz保護(hù)的L-allo-enduracididine的合成(圖4)。該合成方法以Boc-L-Asp-OtBu (7)為起始原料，經(jīng)一系列反應(yīng)得到受Fmoc和雙Cbz保護(hù)的L-allo-enduracididine。該合成的難點(diǎn)在于羰基的立體選擇性還原為醇羥基。該路線用了三仲丁基硼氫化鋰作為還原劑，得到了兩個產(chǎn)(2S,4R)和(2S,4S)，其比例為5:1。這兩個產(chǎn)物為一對非對映體，經(jīng)Flash柱層析可以得到單一的產(chǎn)物8。

②Teixobactin的全合成

在合成得到L-allo-enduracididine后，Teixobactin可以通過固相多肽合成法被合成。目前，有兩種方法可以合成得到Teixobactin。

Payne和其研究小組采用固態(tài)多肽合成法，先合成出了直鏈狀多肽，再通過液相反應(yīng)關(guān)環(huán)得到Teixobactin(圖5)。值得注意的是，在采用固態(tài)多肽合成的時候，該合成方法用的是經(jīng)處理得到的HMPB-NovaPEGresin樹脂，另外中間體化合物9需要采用稀釋的哌啶(10%DMF溶液)來脫除雙Cbz保護(hù)的L-allo-enduracididine的α氨基上的Fmoc保護(hù)基，這樣可以有效避免L-allo-enduracididine的α氨基與L-異亮氨酸上的α羧基形成二酮哌嗪這一副產(chǎn)物。

香港大學(xué)的李學(xué)臣教授成功完成了Teixobactin的全合成(圖6)。該路線將Teixobactin的合成分成了兩個部分，分別是直鏈六肽和環(huán)狀五肽的合成。該路線先通過液相合成獲得由D-蘇氨酸和L-異亮氨酸通過酯鍵形成的二肽10，隨后再將蘇氨酸的羧基與樹脂2-Cl-Trt連接，通過固相合成法，依次接上Boc-Ser(OtBu)-OH，F(xiàn)moc-End(Cbz)2-OH和Fmoc-Ala-OH。然后在AcOH/TFE/DCM條件下形成11，在偶聯(lián)試劑HATU/HOAt/oxymapure下在丙氨酸的氨基與蘇氨酸的羧基形成內(nèi)酰胺鍵，構(gòu)建大環(huán)。最后脫去保護(hù)基得到五肽環(huán)12。直鏈六肽采用Boc-SPPS法合成得到13。最后，12和13發(fā)生胺酯交換反應(yīng)，以37%的收率得到Teixobactin。經(jīng)驗(yàn)證，合成過程中并沒有差向異構(gòu)化產(chǎn)物。本合成路線將Teixobactin的合成分成兩個主要部分，這樣有利于對這兩個部分分別進(jìn)行修飾，為Teixobactin以后的構(gòu)效關(guān)系研究提供了更便捷的路徑。

小結(jié)

Teixobactin因其卓越的抗菌作用，得到廣泛關(guān)注。為了更加深入地研究Teixobactin，對其合成方法的研究更是尤為重要?？茖W(xué)家目前已經(jīng)找到了化學(xué)合成Teixobactin的方法。希望看到后續(xù)對Teixobactin的突出研究成果。