《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Spectroscopic and molecular-level characterization of partricins' self-association in aqueous solution
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摘要芳香庚烯大环内酯在结构上与两性霉素B相关，后者是治疗全身性真菌感染的参考药物，但其含有额外的芳香侧链和原生的顺-反多烯发色团。其强效生物活性和毒性可能不仅受分子结构的影响，还受水性介质中超分子组织的影响。在此，我们结合浓度依赖的紫外-可见（UV–Vis）光谱和圆二色性（C
摘要
芳香庚烯大环内酯在结构上与两性霉素B相关，后者是治疗全身性真菌感染的参考药物，但其含有额外的芳香侧链和原生的顺-反多烯发色团。其强效生物活性和毒性可能不仅受分子结构的影响，还受水性介质中超分子组织的影响。在此，我们结合浓度依赖的紫外-可见（UV–Vis）光谱和圆二色性（CD）光谱与分子模拟，表征了天然partricins及其全反式光异构体的自缔合行为。主成分分析（PCA）辅助的光谱分解表明，在研究的浓度范围内，所有四种抗生素在磷酸盐缓冲液中均发生自缔合。UV–Vis和CD数据均可用有效两态成核-延伸模型最佳描述，且后续聚集体的生长优于初始缔合。UV–Vis表明该系列各化合物的转变浓度大致相当，而CD对对映超分子组织更为敏感。对于全反式异构体，通过吸收检测到的缔合先于主要CD活性状态的出现。伞采样模拟表明，所有化合物在短发色团间距处均存在有利的成对缔合，全反式异构化保留了优选的缔合距离，同时略微稳定了缔合状态。二维良好控温元动力学进一步表明，这些距离定义的二聚体具有方向异质性，包含近平面、反平行状和中间型发色团排列，其中isoParB表现出最显著的取向景观。无偏多分子模拟证实了二聚体形成之外的自发聚集，并揭示了高阶组装体的动态生长，尤其是isoParB。总体而言，结果支持一种层级模型，即partricins形成有利的、取向多样的低阶接触，进而演变为更大的超分子聚集体。全反式异构化调节了这一聚集景观，但并未消除自缔合的内在趋势。
引言
全身性真菌感染仍然是临床上的主要挑战，尤其是在免疫功能低下的患者中，多烯大环内酯类抗生素由于其广泛的活性谱和相对罕见的耐药性产生，继续在抗真菌药物中占据重要地位。两性霉素B（AmB）是一种非芳香性庚烯大环内酯，仍是该类中最为知名的代表药物，尽管其临床使用受到严重毒性的限制。多烯大环内酯的一个结构独特的亚群由芳香庚烯大环内酯（AHMs）组成，包括candicidin D、partricin A（又名gedamycin）和partricin B（又名vacidin A）。与AmB不同，AHMs含有带有对氨基苯乙酮基团的烷基-芳香侧链和原生的顺-反庚烯发色团，而AmB含有全反式庚烯体系。AHMs的光化学异构化可以产生稳定的、类似AmB的全反式光异构体，研究表明这些光异构体在生物选择性和甾醇相互作用特征方面与其天然对应物存在差异（图1）[1], [2], [3], [4], [5]。
多烯大环内酯的生物行为受其两亲性架构的强烈影响。疏水性多烯发色团与极性多元醇区域的同时存在导致水溶性较差并具有明显的自缔合倾向。在水性介质中，多烯大环内酯可能以单体、二聚体、寡聚体和高阶聚集态存在，这些形态的相对丰度取决于浓度、溶剂组成、离子环境和制剂。这种分子组织不仅是一种物理化学性质，也是可能影响膜相互作用、甾醇选择性、药理活性和毒性的因素[6], [7], [8], [9]。
多烯大环内酯的自缔合长期以来一直通过电子吸收光谱和圆二色性（CD）光谱进行研究。在水性介质中，聚集通常伴随着UV–Vis吸收的变化，包括减色位移和振动-电子结构的改变，而有序的超分子排列可以产生强烈的激子CD信号。经典研究表明，CD对多烯自缔合特别敏感，可以报告低阶缔合物种和更广泛的寡聚体平衡[10]。重要的是，candicidin D、partricin A（又名gedamycin）和partricin B（又名Vacidin A）等芳香庚烯类化合物已被纳入这些早期研究中，使这一光谱框架与partricin类AHMs直接相关[6]。同时，UV–Vis和CD并不一定提供相同的信息：吸收光谱主要报告发色团电子结构的变化，而CD对相互作用发色团的相互排列以及由此产生的对映超分子组织特别敏感。
分子模拟为多烯自缔合提供了补充视角。对于AmB，原子级模拟表明，在水中的缔合可以产生快速相互转化的平行二聚体和反平行二聚体，而计算得到的CD光谱表明，AmB聚集体的特征实验CD信号更可能与高阶寡聚体相关，而非仅与孤立的二聚体有关[7]。其他光谱和计算研究进一步表明，AmB二聚体可以作为更大超分子结构（包括四聚体组装）的前体，并且多烯的分子组织与其生物和毒理学行为密切相关[11]。
尽管取得了这些进展，但AHMs的内在自缔合性质仍远不如AmB研究得那样充分。这一差距很重要，因为AHMs兼具高抗真菌活性和显著毒性，而且其原生顺-反发色团向全反式几何构型的转化会改变其生物和甾醇相互作用特征。此前对AHMs及其光异构体的计算研究主要关注脂质双层中抗生素-甾醇的相互作用，并表明发色团几何构型和烷基-芳香侧链会影响抗生素-甾醇复合物的优选组织方式[2], [3]。然而，天然partricins和全反式partricins在水溶液中自缔合的内在倾向是否不同，以及这些低阶接触如何演变为更大的聚集体，尚未得到解决。
本研究结合浓度依赖的UV–Vis和CD光谱与分子模拟，表征了partricin A、partricin B及其全反式异构体在水性缓冲液中的自缔合行为。光谱分析用于追踪发色团环境和对映超分子组织的浓度依赖性变化。随后，采用伞采样和二维良好控温元动力学来解决二聚体状态的稳定性和相对取向，同时使用无偏多分子模拟来考察有利的低阶接触是否促进高阶聚集。这一综合方法使我们能够确定全反式异构化是改变了partricin类AHMs的基本自缔合行为，还是调节了一个本已具有聚集倾向的分子骨架的稳定性、取向和生长。
章节摘要
材料
Partricin A、partricin B及其全反式异构体（纯度约90%，经HPLC验证）来源于格但斯克大学化学学院制药技术与生化系的收藏。预期微量成分主要由结构相关的降解产物和/或与主要抗生素成分极性相似的光异构体组成。
紫外-可见和圆二色性光谱
Partricin A和B自缔合过程中发生的变化使用同步…进行分析
UV–Vis和CD分析
浓度依赖的UV–Vis和圆二色性（CD）测量表明，partricin A、partricin B、isopartricin A和isopartricin B在研究的浓度范围内在水性缓冲液中发生自缔合。测量在抗生素浓度0.1至15 μM的范围内进行。对于两种光谱技术，浓度依赖的光谱变化均使用PCA辅助的化学计量分解进行分析。所得低阶…的分数
讨论
光谱和计算结果的结合支持了partricin自缔合的层级和系综图像。考虑了几种浓度依赖光谱分数的平衡描述。尽管单常数等式模型重现了从低阶状态到缔合群体的总体转变，但未能充分捕捉实验轮廓，特别是在低浓度区域的曲率特征。允许…
结论
本研究支持以下结论：partricin A、partricin B及其全反式异构体在水溶液中具有强烈的自缔合倾向。浓度依赖的UV–Vis和CD数据用表观成核-延伸模型描述最佳，其中初始缔合群体的形成不如后续聚集体生长有利。拟合参数应被视为光谱分辨群体的现象学描述符
CRediT作者声明
概念构思：J.B.B., T.L.；资源：P.Sz., M.Ch., K.Z.；方法论：J.B.B., T.L.；调查：F.A., J.B.B., M.Ch.；形式分析：F.A., J.B.B., M.Ch., T.L.；软件：F.A., J.B.B., M.Ch., T.L.；可视化：F.A., J.B.B., M.Ch., T.L.；写作——初稿：全体作者；写作——审阅与编辑：全体作者；监督：J.B.B., T.L., P.Sz.；经费获取：P.Sz.
基金资助
我们衷心感谢波兰国家科学中心在MINIATURA 2023/07/X/NZ7/00159拨款项目下的财政支持。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所述工作。
致谢
我们衷心感谢波兰高性能计算基础设施PLGrid（HPC中心：ACK Cyfronet AGH）在计算拨款PLG/2026/019345范围内提供的计算设施和支持。TASK计算中心（格但斯克）也提供了计算资源。
Marcelina Chrzanowska|Filip Anaszewicz|Tomasz Laskowski|Pawe? Szczeblewski|Karolina Zielińska|Julia Borzyszkowska-Bukowska
格但斯克科技大学化学学院制药技术与生化系，Gabriela Narutowicza街11/12号，格但斯克80-233，波兰
