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乳清群海綿定

化合物

乳清群海綿定[1]（英語：Oroidin）是一種溴代吡咯生物鹼，首次從海洋中的群海綿屬海綿提取到[2][3][4][5]，是海綿的防禦物質[6]。因其具有廣泛的生物活性，使得乳清群海綿定成為治療多種疾病的潛在藥物候選[7]。

乳清群海綿定
IUPAC名
N-[(2E)-3-(2-Amino-1H-imidazol-5-yl)prop-2-en-1-yl]-4,5-dibromo-1H-pyrrole-2-carboxamide
識別
CAS號 34649-22-4  checkY
PubChem 6312649
ChemSpider 4880362
SMILES
 
  • C1=C(NC(=C1Br)Br)C(=O)NC/C=C/C2=CNC(=N2)N
InChI
 
  • 1/C11H11Br2N5O/c12-7-4-8(18-9(7)13)10(19)15-3-1-2-6-5-16-11(14)17-6/h1-2,4-5,18H,3H2,(H,15,19)(H3,14,16,17)/b2-1+
InChIKey QKJAXHBFQSBDAR-OWOJBTEDBG
性質
化學式 C11H11Br2N5O
摩爾質量 389.05 g·mol−1
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

分布和性質

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乳清群海綿定是海綿的次級代謝產物[6]，含有吡咯和2-氨基咪唑結構[1]。這類吡咯—2-氨基咪唑生物鹼（pyrrole-2-aminoimidazoles alkaloids）是許多海綿都有的次級代謝產物[8]，因具有獨特的結構複雜性和生物活性而常被專門研究[7]。

乳清群海綿定於1971年首次從群海綿屬的Agelas oroides提取得到[2][4][3]，後來又在膜海綿屬（英語：Hymeniacidon）、小軸海綿科下的Cymbaxinella屬和小軸海綿屬中發現了該物質[9][10][7]。

在眾多吡咯—2-氨基咪唑生物鹼中，乳清群海綿定是結構相對簡單，分子量較低的一種，很適合用來進行化學修飾得到其衍生物[11]。目前研究者已經合成出了許多生物活性更優的乳清群海綿定衍生物[8]。

在生物體內，乳清群海綿定可以在分子上引入側鏈和/或官能團[11]，或者將結構母體進行二聚得到衍生的天然產物[12][13][14]。特別是乳清群海綿定的成環性質有助於到不同的天然多環代謝產物，通過吡咯結構基團與不同的二聚成環方式之間的結合，可以得到多種多樣的多環衍生物[9]。但是具體生物合成過程仍未探明[12]。

生物活性

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乳清群海綿定以及其類似物已發現有多重生物活性，包括抗癌[15]，抗寄生蟲[7]和抗生物被膜[16]活性，因此成為潛在的治療癌症、寄生蟲感染以及細菌感染的候選藥物

抗癌活性

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乳清群海綿定類似物分子經過修飾後，隨著烷基部分碳原子數增加，對癌細胞的細胞毒性增強[15]。目前發現乳清群海綿定類似物似乎對抑制腸癌細胞生長作用最強，但具體機制未明[15]。

此外，乳清群海綿定類似物可以通過抑制真菌的多重耐藥性來對癌症進行輔助治療。因為致病微生物對化療藥物產生多重耐藥將會阻礙癌症的治療效果。研究者發現乳清群海綿定對釀酒酵母中的引發多重耐藥性的Pdr5p酶有抑制作用，成為一種潛在的防止致病性真菌產生多重耐藥的藥物[10]。

抗寄生蟲活性

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乳清群海綿定對幾種寄生性原蟲表現出中等程度的抗原蟲活性，如對引起昏睡病的布氏錐蟲（英語：Trypanosoma brucei）、引起恰加斯病的克氏錐蟲（英語：Trypanosoma cruzi）、引起利什曼病的杜氏利什曼原蟲（英語：Leishmania donovani）以及引起瘧疾的惡性瘧原蟲有殺滅或抑制活性，使其成為一種治療上述疾病的潛在藥物[7]。

抗細菌生物被膜活性

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乳清群海綿定能抑制細菌生物被膜形成，其類似物亦是開發生物膜抑制劑的關鍵物質。通常由細菌生物膜導致的皮膚感染對抗生素具有耐藥性，所以乳清群海綿定類似物有助於開發有效治療生物被膜引起的皮膚感染藥物[16]。

生態意義

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群海綿屬的象耳海綿

自然環境中，海綿會產生並釋放乳清群海綿定（可能會伴隨其他次級代謝物）來面對捕食者和疾病爆發[17]。1996年，分離出的乳清群海綿定以及其水解產物4,5-二溴-1氫-吡咯-2-羧酸被確認是用於防禦魚類捕食者的防禦物質[6][10]。隨後又發現乳清群海綿定能調節浮游細菌（英語：Bacterioplankton）菌落並抑制其引起的發病機制過程[17]。

研究表明海綿分泌的乳清群海綿定具有地域差異性，並推測可能與海洋深度和顆粒態有機質（英語：Particulate organic matter）（POM）可獲性等環境因素有關。POM是深海海綿的主要營養來源，並且其可獲取程度隨海洋深度增加而增加。深海海綿分泌的乳清群海綿定是淺海海綿的三倍多，可能是豐富的POM使得深海海綿有更多的能量盈餘用來產生乳清群海綿定[17]。

由於研究者大多數關注於乳清群海綿定的生物活性，而對其防禦機製作用知之甚少[12]。然而這種防禦物質在進化上是保守的，似乎該海綿物種的成功部分得益於這一演化機制[6]。

參考文獻

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