Mycotoxin aus Penicillium griseofulvum mit antibiotischer Wirkung auf Hautpilze. Hemmt Mitosen und ist daher inzwischen auch für die Chemotherapie von Tumoren erneut interessant geworden.

Bei Pflanzen ist es ebenfalls als Mitosehemmstoff beschrieben (im Bereich von 10 µM). Referenz: Grisam et al. 1973

Synonyme: Fulvicin, Grisactin, Grifulvin, MW 353.

Der molekulare Angriffspunkt ist unklar, betrifft aber vermutlich nicht die Mikrotubuli direkt, sondern deren Organisation. Eine schwache Bindung an Tubuline wurde für sehr hohe Konzentrationen (>100 µM) beschrieben, ist aber möglicherweise unspezifisch oder bedingt durch indirekte Bindung an MAPs. Griseofulvin unterdrückt die dynamische Instabilität bei geringen Konzentrationen (1 µM, Panda et al. 2005), was auf eine Bindung an MAPs hindeutet. Außerdem wurde centrosomales Clustering beobachtet, was inzwischen intensiv für die Krebsforschung untersucht wird (Rebacz et al. 2007).

Reismutanten, die gegenüber Griseofulvin resistent sind, wurden im Labor isoliert. Darunter sind zwei stark resistente und zwei schwach resistente Linien. Diese werden derzeit hochgezogen und weiter charakterisiert.

Chemical Name

ethyl 4-(3-hydroxyphenyl)-6-methyl-2-sulfanylidene-3,4-dihydro-1H-pyrimidine-5-carboxylate

Background

Identified by a phenotype-based screen (Mayer et al. 1999) – based on phosphorylation of nucleolin (increased in arrested cells, visible by whole-cell immunofluorescence against nucleolin. A chemical library was screened yielding 160 compounds, those were further tested on microtubule disruption and interphase side effects. Monastrol was one of the 5 compounds identified by this screening.

Cellular effect

Monastrol does not affect interphase microtubules in mammalian epithelial cells, but is specific for spindle microtubules. Instead of a bipolar spindel, a star-like structure is formed (therefore the name monastrol).

Practical usage

4 h, 70 µM in DMSO in mammalian cells induces monoasters

12 h, 25-50 µM in zygotes of a brown alga induces monoasters (Peters and Kropf 2006, Peters et al. 2009)

24 h, 200 µM in Arabidopsis roots does not induce monoasters, but impairs elongation and reduces mitosis (Bannigan et al. 2007)

Source

Monastrol (AG Scientific, San Diego, Ca.)

S-trityl-L-cysteine (Sigma) as analogue (about 5-10 times more powerful)

Target and specificity

Monoasters are observed in BimC mutants or mammalian cells, where the BimC homologue Eg5 is depleted by antibodies. Eg5 motility assay shows specific inhibition by monastrol, but not by the inactive analogue DHP2. Other kinesins were not inhibited either.

Thus, monastrol is cell permeable, and specific for mitotic kinesins.

Mode of action

Analysis of HsEg5 shows that monastrol interferes with the motor domain blocking ADP-release, but does not block the binding of the kinesin to microtubules (DeBonis et al. 2003). Binding is reversible.

References

Mayer et al. (1999) Small Molecule Inhibitor of Mitotic Spindle Bipolarity Identified in a Phenotype-Based Screen. Science 286, 971-974

DeBonis et al. (2003) Interaction of the Mitotic Inhibitor Monastrol with Human Kinesin Eg5. Biochemistry 42, 338-349 describes the mode of action and the specificity.

Terpendole wurden von der Arbeitsgruppe von Prof. Satoshi Omura, Kitasato University, Japan, isoliert. Quelle ist der Pilz Albophoma yamanashiensis. Gesucht wurde nach Inhibitoren der Acyl-CoA:cholesterol acyltransferase (ACAT). Terpendol E war hier eine weniger wirksame Komponente. Später stellte sich heraus, dass es, ähnlich wie Monastrol, das mitotische Kinesin Eg5 hemmt (Nakazawa et al. 2003).

Wirkkonzentration ist zwischen 20-50 µM bei Säugerzellen. Es wird die Mitose arretiert und es entstehen charakteristische Monoastern. Durch in-vitro sliding assays konnte gezeigt werden, dass Terpendol E die Motoraktivität von Eg5 hemmt (Halbwertshemmung ei 20-30 µM).

Referenz

Nakazawa J,Yajima J, Usui T,Ueki M, Takatsuki A, Imoto M, Toyoshima YY, Osada H (2003) A Novel Action of Terpendole E on the Motor Activity of Mitotic Kinesin Eg5.  Chemistry & Biology, Vol. 10, 131–137