培養細胞を用いて、その細胞内での活性化を促進するためには、細胞内での活性化が必要であることが明らかになった

The antitumor antibiotic mithramycin: new advanced approaches in modification and production.

• Jan Kormanec
• Renata Novakova
• Dominika Csolleiova
• Lubomira Feckova
• Bronislava Rezuchova
• Beatrica Sevcikova
• Dagmar Homerova

抄録

オーレオリック酸型ポリケチド系ミフラマイシン（MTM）は、様々なヒト腫瘍に対する顕著な細胞毒性を有し、慢性・急性骨髄性白血病、精巣癌、高カルシウム血症、パジェット病を含む複数の癌の治療に使用されてきた。しかし、その毒性のため、臨床での使用は非常に限られています。近年、ユーイング肉腫の悪性化・進行に関与する異常融合転写因子EWS-FLI1を阻害する最有力候補としてMTMが同定されたことから、MTMへの関心が高まっています。MTMの阻害機構は、GCが豊富なDNA領域との可逆的な非インターカレーション的相互作用に関係しています。この結合の結果、MTMは転写因子（Sp1など）のGCリッチなプロモーターへの結合を阻害し、いくつかの癌原遺伝子の転写を阻害することで、様々なタイプの癌を抑制します。MTMとその遺伝子クラスターの生合成に関する知見により、遺伝子クラスターの遺伝子改変やコンビナトリアル・バイオシンセシスにより、より有効性が高く、毒性の低い新規改変MTM分子（mithralogues）の製造が可能となり、MTMの臨床開発への関心が高まっています。しかし、MTMとその類似体の生産収率は、天然の生産株では低い。最近の遺伝子工学的アプローチの発展により、遺伝子操作と最適化された筐体での異種発現に基づくより合理的な戦略により、MTMの生産量を増加させることが可能になりました。最近のStreptomyces lividansの様々な遺伝子組み換え株の構築は、MTMを含む様々な生物学的に活性な二次代謝物の効率的な異種混合生産への利用を示している。未培養微生物から新規な二官能性グリコシルヒドロラーゼを発見した。

The aureolic acid-type polyketide mithramycin (MTM) has a remarkable cytotoxicity against a variety of human tumors and has been used for the treatment of several types of cancer, including chronic and acute myeloid leukemia, testicular carcinoma, hypercalcemia, and Paget's disease. However, its clinical use is quite limited due to its toxicity. Recently, interest in MTM has been renewed after its identification as a top candidate for the inhibition of the aberrant fusion transcription factor EWS-FLI1, associated with malignant transformation and progression of Ewing sarcoma tumor family. The mechanism of MTM inhibition involves its reversible non-intercalative interaction with GC-rich DNA regions. As a result of this binding, MTM blocks binding of transcription factors (such as Sp1) to their GC-rich promoters and inhibits transcription of several proto-oncogenes and thus suppresses various types of cancer. Knowledge of the biosynthesis of MTM and its gene cluster has enabled genetic modifications of the gene cluster and combinatorial biosynthesis to produce new modified MTM molecules ("mithralogues") with improved efficacy and lower toxicity, which has also renewed interest in the clinical development of MTM. However, production yields of MTM and its analogues are low in the natural production strains. Recent developments in genetic engineering approaches have made it possible to increase MTM production through more rational strategies based on genetic manipulations and heterologous expression in optimized chassis. Recent construction of various genetically modified strains of Streptomyces lividans has shown their use for efficient heterologous production of various biologically active secondary metabolites including MTM. KEY POINTS: • Discovery a novel bifunctional glycosyl hydrolase from uncultured microorganism. • Heterologous production of MTM in engineered S. lividans strains is efficient.