雷帕霉素

雷帕霉素用途

用作免疫抑制剂
2010年3月，据国外媒体报道，科学家近期最新发现它另外一种用途：可用于治疗阿尔茨海默症（老年性痴呆）。研究小组对阿尔茨海默症老鼠患体喂养含有雷帕霉素的食物10个星期，最初实验老鼠的年龄为6个月，对应于年轻成年阶段，但它已出现记忆能力下降和大脑组织损害的症状。在实验的10周末，老鼠实验体在叫做“莫里斯水迷宫”的测试装置中进行测试，这种装置是一种小型游泳池，可用于评估老鼠等啮齿类动物的识记和记忆水平。在行为测试末期，对老鼠大脑分析显示雷帕霉素对于阿尔茨海默症具有损伤缓解作用。美国德克萨斯州大学健康科学中心生理部门副教授塞尔瓦托·奥多博士称，这是首次证实雷帕霉素能够对动物实验体恢复阿尔茨海默症相应症状的缺陷。奥多带领的研究小组发现雷帕霉素还可以降低实验老鼠体大脑组织的损害，这种损害状况与人类阿尔茨海默症患者大脑损伤十分相近。奥多说：“我们的这项研究对于临床治疗具有重要深远意义。因为它是美国食品及药物管理局（FDA）审批的药物，估计在很短时间内能用于阿尔茨海默症临床性治疗。”在南太平洋的复活岛相对隔离的土壤环境中，一种细菌分泌的物质是雷帕霉素的主要成分，此前该物质也用于癌症研究测试。奥多说：“尽管当前我们还不清楚阿尔茨海默症患者也会呈现类似实验老鼠的治疗效果。但我们认为它将成为一种新型治疗阿尔茨海默症的治疗介入法。”

雷帕霉素名称

[ CAS 号 ]:
53123-88-9

[ 中文名 ]:
雷帕霉素

[ 英文名 ]:
Rapamycin (Sirolimus)

[中文别名 ]:

[英文别名 ]:

sila9268a
AY 22989
EINECS 262-640-9
RAPA
Rapamycin
RPM
RAPAMUNE
MFCD00867594
Sirolimus
Rapamicin

雷帕霉素生物活性

[ 描述 ]:

Rapamycin (Sirolimus) 是一种特异性的 mTOR 抑制剂,IC50 为 0.1 nM。

[ 相关类别 ]:

信号通路 >> 自噬 >> 自噬

信号通路 >> PI3K/Akt/mTOR 信号通路 >> mTOR

研究领域 >> 癌症

天然产物 >> 其他

[ 靶点 ]

mTOR:0.1 nM (IC50)

Autophagy

[体外研究]

雷帕霉素抑制HEK293细胞内源性mTOR活性,IC50为0.1 nM,比iRap和AP21967更有效,IC50分别为5 nM和10 nM [1]。雷帕霉素通过诱导自噬发挥其对恶性神经胶质瘤细胞的抗肿瘤作用,并且表明在恶性神经胶质瘤细胞中PI3K/Akt信号传导途径的破坏可以极大地增强mTOR抑制剂的有效性。雷帕霉素以剂量依赖性方式抑制所有三种细胞系中的细胞活力,但它们的敏感性不同。 T98G,U87-MG和U373-MG细胞的IC50水平分别为2 nM,1μM和>25μM[3]。

[体内研究]

雷帕霉素(ip,1.5 mg/kg)治疗几乎完全可以防止7天和14天跖肌重量和纤维大小的肥大增加[4]。每天用WT或LS/+小鼠雷帕霉素(2mg/kg体重ip)处理4周,然后每周注射相同剂量另外4周。来自雷帕霉素处理的LS/+小鼠的心脏的异常胎儿基因表达谱显着逆转[5]。

[激酶实验]

将HEK293细胞以每孔2-2.5×10 5个细胞接种于12孔板中，仅在DMEM中血清饥饿24小时。将细胞模拟处理或用雷帕霉素（0.05-50nM），iRap（0.5-500nM）或AP21967（0.5-500nM）在37℃处理15分钟。在37℃下将血清加入终浓度为20％的30分钟。裂解细胞并通过SDS-PAGE分离细胞裂解物。将分离的蛋白质转移至PVDF膜，并用针对p70 S6激酶的Thr389的磷酸特异性一抗进行免疫印迹。使用ImageQuant和KaleidaGraph [1]分析数据。

[细胞实验]

HL-60，NB4，U937，KG-1和K562细胞常规传代于RPMI-1640中，补充有10％热灭活的FBS，2 mM L-谷氨酰胺，50 U / mL青霉素和50μg/ mL链霉素。在37°C下，5％CO2加湿的气氛。对于实验，通过离心收获指数生长的细胞，并重悬于含有10％FBS的新鲜培养基中。在各种浓度的DMSO或1μMATRA存在下，在BD Falcon六孔板中以2×10 5 / mL的初始细胞密度接种细胞。在分化剂之前20分钟加入雷帕霉素（20nM）。在第2天，向每个孔中加入0.3mL新鲜培养基。通过台盼蓝排除法测定活细胞，并使用血细胞计数器进行定量[2]。

[动物实验]

将雌性Sprague-Dawley大鼠（250-275g），成年雌性SD大鼠（225-250g）随机分配至治疗组或媒介物组，使得每组的平均起始体重相等。药物治疗开始于手术当天或14天停药后重新加载的第一天。雷帕霉素每天一次通过腹膜内注射以1.5mg / kg的剂量递送，溶于2％羧甲基纤维素中。 CsA每天一次通过皮下注射以15mg / kg的剂量递送，溶于10％甲醇和橄榄油中。 FK506每天一次通过皮下注射以3mg / kg的剂量递送，溶于10％乙醇，10％的cremophor和盐水中。将小鼠[5]雷帕霉素以20 mg / mL的浓度溶解于乙醇中，过滤灭菌，重悬于载体（0.25％PEG，0.25％吐温-80）中，浓度为1 mg / mL，腹腔注射（2 mg） / kg体重），每天4周或每天4周，然后每周注射另外4周。注射开始于8周（肥大发作前）或12周（表明确定肥大后）的年龄，并在治疗4周后或治疗8周后评估小鼠，详见结果和图例。。作为对照，WT和LS / +小鼠仅用载体处理。

[参考文献]

[1]. Edwards SR, et al. The rapamycin-binding domain of the protein kinase mammalian target of rapamycin is a destabilizing domain. J Biol Chem, 2007, 282(18), 13395-13401.

[2]. Lalic H, et al. Rapamycin enhances dimethyl sulfoxide-mediated growth arrest in human myelogenous leukemia cells. Leuk Lymphoma. 2012 Nov;53(11):2253-61.

[3]. Takeuchi H, et al. Synergistic augmentation of rapamycin-induced autophagy in malignant glioma cells by phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B inhibitors. Cancer Res, 2005, 65(8), 3336-3346.

[4]. Bodine SC, et al. Akt/mTOR pathway is a crucial regulator of skeletal muscle hypertrophy and can prevent muscle atrophy in vivo. Nat Cell Biol, 2001, 3(11), 1014-1019.

[5]. Marin TM, et al. Rapamycin reverses hypertrophic cardiomyopathy in a mouse model of LEOPARD syndrome-associatedPTPN11 mutation. J Clin Invest. 2011 Mar;121(3):1026-43.

[相关活性小分子]

雷帕霉素物理化学性质

[ 密度 ]:
1.2±0.1 g/cm3

[ 沸点 ]:
973.0±75.0 °C at 760 mmHg

[ 熔点 ]:
183-185°C

[ 分子式 ]:
C₅₁H₇₉NO₁₃

[ 分子量 ]:
914.172

[ 闪点 ]:
542.3±37.1 °C

[ 精确质量 ]:
913.555115

[ PSA ]:
195.43000

[ LogP ]:
3.54

[ 外观性状 ]:
黄色固体

[ 蒸汽压 ]:
0.0±0.6 mmHg at 25°C

[ 折射率 ]:
1.551

[ 储存条件 ]:
-20°C

雷帕霉素MSDS

详细MSDS(安全技术说明书)

雷帕霉素毒性和生态

CHEMICAL IDENTIFICATION

RTECS NUMBER :: VE6250000

CHEMICAL NAME :: Rapamycin

CAS REGISTRY NUMBER :: 53123-88-9

LAST UPDATED :: 199509

DATA ITEMS CITED :: 7

MOLECULAR FORMULA :: C51-H79-N-O13

MOLECULAR WEIGHT :: 914.31

HEALTH HAZARD DATA

ACUTE TOXICITY DATA

TYPE OF TEST :: LD50 - Lethal dose, 50 percent kill

ROUTE OF EXPOSURE :: Intraperitoneal

SPECIES OBSERVED :: Rodent - rat

DOSE/DURATION :: 18220 ug/kg

TOXIC EFFECTS :: Details of toxic effects not reported other than lethal dose value

TYPE OF TEST :: LD50 - Lethal dose, 50 percent kill

ROUTE OF EXPOSURE :: Oral

SPECIES OBSERVED :: Rodent - mouse

DOSE/DURATION :: >2500 mg/kg

TOXIC EFFECTS :: Details of toxic effects not reported other than lethal dose value

TYPE OF TEST :: LD50 - Lethal dose, 50 percent kill

ROUTE OF EXPOSURE :: Intraperitoneal

SPECIES OBSERVED :: Rodent - mouse

DOSE/DURATION :: 597 mg/kg

TOXIC EFFECTS :: Details of toxic effects not reported other than lethal dose value

TYPE OF TEST :: TDLo - Lowest published toxic dose

ROUTE OF EXPOSURE :: Intraperitoneal

SPECIES OBSERVED :: Rodent - rat

DOSE/DURATION :: 21 mg/kg/14D-I

TOXIC EFFECTS :: Kidney, Ureter, Bladder - renal function tests depressed Kidney, Ureter, Bladder - other changes Nutritional and Gross Metabolic - weight loss or decreased weight gain

MUTATION DATA

TYPE OF TEST :: Mutation test systems - not otherwise specified

TEST SYSTEM :: Rodent - mouse Leukocyte

DOSE/DURATION :: 1 mmol/L

REFERENCE :: PAACA3 Proceedings of the American Association for Cancer Research. (Waverly Press, 428 E. Preston St., Baltimore, MD 21202) V.1- 1954- Volume(issue)/page/year: 24,321,1983

雷帕霉素安全信息

[ 符号 ]:

GHS02, GHS07

[ 信号词 ]:
Danger

[ 危害声明 ]:
H225-H302 + H312 + H332-H319

[ 警示性声明 ]:
P210-P280-P305 + P351 + P338

[ 个人防护装备 ]:
Eyeshields;Gloves;type N95 (US);type P1 (EN143) respirator filter

[ 危害码 (欧洲) ]:
Xi: Irritant;

[ 风险声明 (欧洲) ]:
R36/38

[ 安全声明 (欧洲) ]:
S22-S24/25

[ 危险品运输编码 ]:
UN 1648 3 / PGII

[ RTECS号 ]:
VE6250000

[ 海关编码 ]:
2942000000

雷帕霉素合成路线

详细合成路线

雷帕霉素上下游产品

雷帕霉素上游产品

雷帕霉素下游产品

雷帕霉素制备

　　雷帕霉素生物合成的核心由聚酮合酶1型（PKS）联合非核糖体肽合成酶（NRPS）完成。雷帕霉素线性聚酮生物合成的酶域由三种多酶组成，包括RapA、RapB及RapC，共包含了14个模块。这三个多酶中，RapA完成前4个聚酮合成链延伸，后6个位于RapB，最后4个位于RapC。然后，线性聚酮合成由NRPS（RapP）修饰，于聚酮合成终端增加L-六氢吡啶羧酸。最后，分子环化，生成前体产物，前雷帕霉素（prerapamycin）。
　　前雷帕霉素核心大环通过5种酶的修饰将最终形成雷帕霉素。首先，核心大环由RapI，腺苷甲硫氨酸依赖型氧甲基化酶（MTase）修饰，C39甲氧基化。第二，由RapJ，细胞色素P450修饰，C9加羰基。第三，另一个甲基化酶，RapM甲氧基化C16。第四，另一个P-450，RapN在C27加羟基，并紧接着由不同的甲基化酶，RapQ将C27甲氧基化，最终形成雷帕霉素
　　负责雷帕霉素生物合成的基因已被确定。其具三个巨型的开放阅读框，分布为rapA、rapB和rapC，其分别编码巨型复合酶RapA、RapB和RapC。rapL基因编码辅酶Ⅰ依赖赖氨酸环化脱氨酶，其可将L-赖氨酸转化为聚酮合成末端所需的L-六氢吡啶羧酸。rapP基因嵌于PKS基因之间，并与rapC翻译耦合。rapC编码NPRS，其功能为结合L-六氢吡啶羧酸、链末端终止及前雷帕霉素的环化。此外，rapI、rapJ、rapM、rapN、rapO和rapQ都已被确定为编码修饰前雷帕霉素核心大环的修饰酶。最后，rapG和rapH已被确定为编码通过控制PKS基因的表达来积极调节雷帕霉素合成的酶。
　　L-赖氨酸转化为L-六氢吡啶羧酸的机理核心大环的生物合成起始于4,5-二羟环己基-1-烯羧酸，其来源于莽草酸途径。但是，起始化合物在转运至模块1时失去环己烷环。之后，起始化合物通过一系列以连接在酰基载体蛋白（ACP）上的丙二酰或甲基丙二酰为底物的克莱森缩合反应进行修饰，每个聚酮合成反应增加2个碳原子。每一次缩合后，聚酮将被酶域进一步修饰，如消除或脱水。当线性聚酮合成完成时，NRPS将会把由赖氨酸环化脱氨酶合成的L-六氢吡啶羧酸结合至聚酮末端。之后，NSPS环化聚酮，形成前雷帕霉素。核心大环之后通过一系列的甲基化酶甲氧基化及P-450氧化，最终生存雷帕霉素。

雷帕霉素海关

[ 海关编码 ]: 2942000000

雷帕霉素文献

Alisertib, an Aurora kinase A inhibitor, induces apoptosis and autophagy but inhibits epithelial to mesenchymal transition in human epithelial ovarian cancer cells.

Drug Des. Devel. Ther. 9 , 425-64, (2015)

Ovarian cancer is a leading killer of women, and no cure for advanced ovarian cancer is available. Alisertib (ALS), a selective Aurora kinase A (AURKA) inhibitor, has shown potent anticancer effects, ...

Itraconazole suppresses the growth of glioblastoma through induction of autophagy: involvement of abnormal cholesterol trafficking.

Autophagy 10(7) , 1241-55, (2014)

Glioblastoma is one of the most aggressive human cancers with poor prognosis, and therefore a critical need exists for novel therapeutic strategies for management of glioblastoma patients. Itraconazol...

Lethality of PAK3 and SGK2 shRNAs to human papillomavirus positive cervical cancer cells is independent of PAK3 and SGK2 knockdown.

PLoS ONE 10(1) , e0117357, (2015)

The p21-activated kinase 3 (PAK3) and the serum and glucocorticoid-induced kinase 2 (SGK2) have been previously proposed as essential kinases for human papillomavirus positive (HPV+) cervical cancer c...

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雷帕霉素的生物活性和实验方法

2018-10-04 12:24:13

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