Untersuchungen zum Wirkungsmechanismus von Disorazol, einem neuen antimitotischen Stoff aus Myxobakterien

Abbass Elnakady, Yasser

doi:10.24355/dbbs.084-200511080100-718

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Untersuchungen zum Wirkungsmechanismus von Disorazol, einem neuen antimitotischen Stoff aus Myxobakterien

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Disorazol aus Sorangium cellulosum hemmt sehr effektiv die Teilung tierischer und humaner Zellen. Der IC50-Wert betrug bei Mausfibroblasten 4 pg/ml (5,3 pM). Immunfluoreszenzfärbungen mit Zellen der Beutelrate zeigten, dass Disorazol schon bei niedrigen Konzentrationen zu einem Abbau der Mikrotubuli führt. Disorazol hebt aber die stabilisierende Wirkung von Epothilon B auf die Mikrotubuli der Zellen nicht auf. Trotzdem zeigten die Kerne dieser Zellen eine starke Fragmentierung. Mitotische Zellen enthielten nach Behandlung mit Disorazol (ähnlich wie mit Cryptophycin und Tubulysin D) abnormale multipolare Spindel-Apparate. Zellzyklus-Untersuchung ergaben, dass Disorazol die Zellen in der G2M-Phase blockiert. Disorazol induziert in den behandelten Zellen eine Apoptose. In vitro hemmt Disorazol die Polymerisation von Tubulin, unabhängig davon, ob MAPs vorhanden sind oder nicht. Dies schließt eine Rolle der MAPs beim Bindungsmechanismus aus. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten, dass Disorazol nicht die Bildung von Ringen oder ähnlicher Strukturen induziert. Es wurden keine definierten Strukturen als Abbau-Produkte gefunden. Dies lässt einen terminalen Abbau der Mikrotubuli vermuten. Weder Epothilon noch Paclitaxel konnten die Hemmwirkung von Disorazol auf die Tubulin-Polymerisation in vitro aufheben. Disorazol hat keinen Einfluss auf die Bindung von 3H-Colchicin am Tubulin. Im Gegensatz dazu hemmt Disorazol kompetitiv die Bindung von 3H-Vinblastin an Tubulin. Der Ki-Wert betrug 1,19 µM. Demnach bindet Disorazol an der b-Untereinheit des Tubulins. Ähnlich wie Vinblastin hemmt Disorazol die Polymerisations-assoziierte GTPase-Aktivität des Tubulins. Im Vergleich mit anderen schon länger bekannten antimitotischen Stoffen ähnelt die Wirkung von Disorazol am ehesten der von Cryptophycin. Die antimitotische Eigenschaft und die Fähigkeit eine Apoptose zu induzieren rechtfertigen eine weitere Untersuchung von Disorazol als Antitumor-Substanz.

Disorazol A, a macrocyclic compound derived from Sorangium cellulosum, had been reported to be a highly cytotoxic substance with strong antifungal but no antibacterial activities. The presented investigation showed that disorazol A is a potent antimitotic agent, which depletes the microtubules in intact cells. Immunofluorescence studies demonstrated that treatments of potoroo cells with disorazol A in the picomolar range caused a total and irreversible elimination of the microtubules within a few hours. The disassembly of microtubules by disorazol A was only inhibited when the cells were preincubated with epothilone B. At very low concentrations (<20 pM) disorazol A showed a poor depolymerizing effect on interphase microtubules although many nuclei of these cells showed fragmentations. After treatment with disorazol A, mitotic cells showed abnormal multipolar spindles similar to those caused by cryptophycin and tubulysin D. Cell cycle studies demonstrated that disorazol A arrests the cells in the G2M-phase of the cell cycle. Disorazol A induces apoptosis. After treatment of leukemia cells with disorazol A various caspase activities were detectable. Disorazol A was an effective inhibitor of in vitro tubulin polymerisation. It acted in a concentration dependent manner and independently of MAPs. Correspondingly it completely depolymerised microtubules prepared in vitro without formation of rings or similar structures. In contrast to in vivo results the disassembly of microtubules in vitro was surprisingly not affected by epothilone B or taxol. Disorazol A competitively inhibited the binding of [3H]vinblastine to tubulin but not [3H]colchicine binding. The apparent Ki value for disorazol A was 1,18 µM according to Dixon analysis. The mode of action of disorazol A compares best with that of cryptophycin although there are some differences. The antimitotic activity and the ability to induce apoptosis justisfy future research on disorazol A as an antitumor drug.