硫磺菌次级代谢产物作为乳腺癌药物依西美坦生物转化催化剂及其芳香化酶抑制活性研究

本研究针对ER+ 乳腺癌治疗中芳香化酶抑制剂开发的需求，利用硫磺菌（Laetiporus sulphureus）细胞培养物成功催化抗癌药物依西美坦（exemestane）生物转化为新型代谢物3，并分离出具有甾体骨架的次级代谢物1。两种化合物均显示出显著的芳香化酶抑制活性（IC50 分别为590 nM和337.5 nM），通过分子对接和动力学模拟验证其与活性位点的稳定结合，为开发新一代乳腺癌治疗药物提供了候选分子。

　　

乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤之一，其中雌激素受体阳性（ER⁺
）亚型约占70%。这类肿瘤的生长高度依赖雌激素，而芳香化酶（aromatase）作为雌激素合成的关键限速酶，成为治疗的重要靶点。尽管现有药物如依西美坦（exemestane）能有效抑制芳香化酶，但耐药性和副作用问题亟待解决。与此同时，大型真菌因其丰富的次级代谢产物和生物催化潜力，逐渐成为药物开发的宝库。硫磺菌作为一种药用真菌，其代谢产物在抗肿瘤领域的研究尚处于起步阶段。

为探索新型芳香化酶抑制剂，来自高等教育委员会巴基斯坦研究团队在《Steroids》发表研究，首次从硫磺菌中分离出3β-羟基-24-亚甲基羊毛脂-8-烯-21-酸（1），并利用该菌细胞培养物将依西美坦（2）生物转化为18-羟基-6-亚甲基-雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮（3）。研究采用色谱分离技术结合NMR、HREI-MS等结构鉴定手段，通过体外酶活性检测和计算机模拟分析，系统评价了这些化合物的药理活性。

关键技术方法
研究团队从阿塞拜疆采集硫磺菌样本，通过制备型HPLC分离纯化代谢物1。依西美坦的生物转化采用真菌细胞培养体系完成。化合物结构通过1D/2D-NMR和高分辨质谱解析。芳香化酶抑制实验采用人胎盘微粒体模型，IC₅₀
测定使用7-甲氧基-4-三氟甲基香豆素（MFC）底物。分子对接采用Glide 6.9软件，以4KQ8晶体结构为受体，分子动力学模拟验证结合稳定性。

研究结果

1. 代谢物分离与结构鉴定
   从硫磺菌乙酸乙酯提取物中分离得到羊毛脂三萜类化合物1，其结构中包含特征性的3β-羟基（δ_H
   3.20）和羧酸基团（δ_C
   178.4）。生物转化产物3在C-18位引入羟基，经HMBC谱确认结构修饰位点。

2. 芳香化酶抑制活性
   化合物1和3分别表现出590±0.03 nM和337.5±0.01 nM的IC₅₀
   值，虽略弱于依西美坦（210±0.16 nM），但分子对接显示二者能占据活性口袋，与关键残基Met374、Asp309形成氢键。

3. 计算机模拟分析
   100 ns分子动力学模拟表明，化合物3-芳香化酶复合物的均方根偏差（RMSD）稳定在2?以内，提示结合构象稳定。结合自由能计算揭示疏水相互作用是主要驱动力。

结论与意义
该研究首次报道硫磺菌代谢物1的芳香化酶抑制活性，并成功实现抗癌药物的真菌催化结构修饰。虽然化合物3的抑制活性未超越原药，但其独特的18-羟基化结构为开发新型甾体类抑制剂提供了思路。分子模拟数据为后续结构优化指明了方向，特别是增强与血红素铁配位可能提高效价。这项工作不仅拓展了药用真菌在药物生物转化中的应用，也为ER⁺
乳腺癌治疗提供了潜在候选分子，体现了天然产物化学与计算药物设计的交叉创新价值。