分享一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章，题目为A class of benzofuranoindoline-bearing heptacyclic fungal RiPPs with anticancer activities。本文通讯作者是宾夕法尼亚大学的Xue Gao教授，Gao教授的团队专注于开发高特异性的CRISPR基因组编辑工具，应用于疾病治疗、诊断和药物开发。

在药物研发领域，天然产物一直是药物先导的重要来源，超过60%的FDA批准的小分子药物含有源自天然产物的药效团。随着药物耐药性的增加和对靶向治疗需求的提高，发现具有独特结构和治疗潜力的新型天然化合物变得尤为重要。

在本研究中，作者通过创新的代谢组学与生物信息学结合策略，从曲霉属真菌中鉴定出四种阿司霉素(A-D)。这些化合物具有独特的七环骨架，其中苯并呋喃吲哚啉核心作为连接三个大环的中心枢纽，形成了前所未见的复杂结构。

阿司霉素的生物合成涉及六种DUF3328氧化酶的协同作用，通过立体选择性C(sp³)-C(sp²)交叉偶联和氧化性酚-吲哚偶联等复杂反应，构建出这一独特的多环系统。研究还发现，谷氨酰胺肽环转移酶ApgG负责在某些阿司霉素变体中形成N-末端焦谷氨酸，这一修饰对其生物活性至关重要。

在生物活性测试中，研究人员发现一个关键现象：带有N-末端焦谷氨酸的阿司霉素C和D对多种白血病细胞系表现出显著的细胞毒性，IC₅₀值在0.34至2.3 μM范围内，而N-末端具有游离氨基的阿司霉素A和B则几乎无活性。

受此启发，研究团队对产量最高的阿司霉素B进行了化学修饰，在其N-末端引入不同长度的脂肪链和芳香基团。结果表明，N-末端带有线性C11饱和脂肪酸链的衍生物2-L6展现出最佳活性，对Jurkat、Mino和Molm-14等白血病细胞系的IC₅₀值降至40-99 nM，与母体化合物相比效力提高了100多倍，达到与临床白血病药物阿糖胞苷和柔红霉素相当的水平。

为了揭示脂质修饰增强细胞毒性的机制，研究团队进行了高通量CRISPR筛选，鉴定出SLC46A3转运蛋白是介导阿司霉素衍生物进入人类细胞的关键因素。实验表明，敲除SLC46A3基因的Jurkat细胞对2-L6的抗性增加了约30倍，细胞内2-L6浓度仅为野生型细胞的1/8。进一步研究发现，脂质化阿司霉素主要通过内吞作用进入细胞并到达溶酶体，随后通过溶酶体转运体SLC46A3逃逸到细胞质中发挥抗癌活性。

有趣的是，对不同细胞系的分析显示，SLC46A3在对阿司霉素敏感的细胞系(如Jurkat、Mino、Molm-14等)中表达水平较高，而在不敏感细胞系(如HepG2和HeLa)中表达较低，这解释了阿司霉素对不同癌细胞的选择性毒性。

​

总之，本项研究不仅发现了一类结构独特的真菌RiPPs，还揭示了通过N-末端修饰显著增强其抗癌活性的策略，以及SLC46A3转运蛋白在药物细胞摄取中的关键作用。这些发现为开发针对白血病等癌症的新型药物提供了重要线索。

本文作者：YSL

责任编辑：MB

DOI：10.1038/s41589-025-01946-9

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41589-025-01946-9