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为探究 Eribulin（Halaven?）特异性结合微管（MT）正端的机制，研究人员利用表面等离子体共振（SPR）等技术，发现其通过区分 β-tubulin 的 GTP 与 GDP 形式结合，且不诱导构象变化。该研究揭示了其作用的生物物理基础，为靶向药物开发提供依据。
在癌症治疗的领域中，微管靶向药物一直是重要的研究方向。Eribulin 作为一种临床批准的抗肿瘤药物，能通过结合微管正端发挥细胞毒抗有丝分裂作用，但其独特的微管正端结合专一性的生物物理基础一直未被阐明。现有研究虽然通过 X 射线晶体学确定了其在 β- 微管蛋白 vinca 结构域的结合位点，但为何能 exclusive 结合微管正端仍是未解之谜。由于微管正端主要为 GTP 形式的 β- 微管蛋白（GTP-tubulin），而微管侧面多为 GDP 形式（GDP-tubulin），因此探究 Eribulin 能否区分这两种形式的 β- 微管蛋白，成为解决这一问题的关键。
为了揭开这一机制，来自 Eisai 公司（日本和美国）的研究人员开展了相关研究。他们利用表面等离子体共振（SPR）技术，结合生物素标记的 Eribulin 和长春碱探针，对比分析了 Eribulin 和长春碱与 GTP-tubulin、GDP-tubulin 的结合动力学差异，同时通过生物化学方法检测药物诱导的微管蛋白构象变化，最终揭示了 Eribulin 微管正端结合专一性的生物物理基础。该研究成果发表在《Archives of Biochemistry and Biophysics》。
研究中用到的主要关键技术方法包括：表面等离子体共振（SPR）技术，用于实时监测微管蛋白与生物素标记探针的结合动力学；生物素标记化学探针技术，合成生物素 - Eribulin 和生物素 - 长春碱探针以固定在固相载体上；GTP-tubulin 和 GDP-tubulin 的制备技术，通过孵育和层析法获得分别含有 GTP 和 GDP 的微管蛋白；以及多种生物化学分析技术，如内在色氨酸荧光、ANS 荧光和有限蛋白酶解，用于检测微管蛋白的构象变化。
结果
- Eribulin 与长春碱的结合动力学差异：SPR 研究显示，微管蛋白与生物素 - Eribulin 的结合符合单一状态的 1:1 朗缪尔结合模型，而与生物素 - 长春碱的结合则符合包含构象变化的两态反应模型。Eribulin 与微管蛋白的结合亲和力（KD=3.8×10-8M）比长春碱（KD=3.4×10-6M）高约 89 倍，且长春碱结合需要更高的微管蛋白浓度，这可能与长春碱结合位点在聚合微管中由 α/β- 微管蛋白异二聚体组成有关。
- 结合特异性验证：SPR 竞争实验表明，游离的 Eribulin 能抑制微管蛋白与生物素 - Eribulin 的结合，长春碱和长春新碱能抑制与生物素 - 长春碱的结合，但非同源配体无法阻断，证实了结合的特异性。
- Eribulin 不诱导微管蛋白构象变化：通过内在色氨酸荧光、ANS 荧光和有限蛋白酶解实验发现，长春碱、长春新碱和紫杉醇能诱导微管蛋白构象变化，而 Eribulin 没有引起任何可检测的构象变化，说明其通过单一状态结合，不依赖构象改变。
- Eribulin 区分 GTP-tubulin 和 GDP-tubulin：SPR 研究发现，Eribulin 与 GTP-tubulin 的解离速率（kd=7.2×10-3s-1）比 GDP-tubulin（kd=4.9×10-2s-1）慢约 7 倍，导致其与 GTP-tubulin 的复合物停留时间（MRT=138.9 秒）远长于 GDP-tubulin（MRT=20.4 秒），而长春碱对两种形式无区分能力，结合参数相近。
结论与讨论
本研究首次揭示了 Eribulin 微管正端结合专一性的生物物理基础，即通过区分 β-tubulin 的 GTP 和 GDP 形式，与 GTP-tubulin 形成的复合物解离更慢，从而优先结合微管正端的 GTP 帽区域。这一机制与长春碱等药物形成鲜明对比，后者不区分两种形式，可结合微管两端和侧面。研究还发现，Eribulin 的结合不依赖微管蛋白构象变化，而是通过直接与 GTP 的核糖部分相互作用，这与其 X 射线晶体结构中 C8-C14 “笼状结构” 与鸟嘌呤核苷酸核糖的接触一致。
该研究不仅解答了 Eribulin 特异性结合微管正端的科学问题，还解释了其在细胞内诱导不可逆有丝分裂阻滞的现象，为理解其临床疗效提供了机制支持。此外，研究结果为设计更高效、低毒的微管靶向药物提供了新方向，例如通过增强对 GTP-tubulin 的选择性结合来提高药物特异性。未来研究可进一步通过分子动力学模拟和冷冻电镜等技术，深入探究 Eribulin 区分 GTP 和 GDP 形式的结构基础，推动基于微管正端靶向的抗癌药物开发。
