Glycosylierung von Acarbose durch AcbE zur Produktion von Acarstatinen mit verbesserter α-Amylase-Inhibitoraktivität

Acarbose ist ein potenter Glycosidase-Inhibitor, der häufig in der klinischen Behandlung von Typ-2-Diabetes mellitus (T2DM) eingesetzt wird. Verschiedene Acarbose-Analoga wurden identifiziert, während Verbindungen mit verbesserten pharmakologischen Eigenschaften erforscht wurden. In dieser Studie fanden wir heraus, dass AcbE von Actinoplanes sp. SE50/110 die Bildung von Acarbose-Analoga katalysiert, die eine signifikant verbesserte Inhibitionsaktivität gegenüber α-Amylase als Acarbose aufweisen. Rekombinantes AcbE katalysierte hauptsächlich die Bildung von zwei neuen Verbindungen, nämlich Acarstatinen A und B, unter Verwendung von Acarbose als Substrat. Mithilfe der hochauflösenden Massenspektrometrie, der Kernspinresonanz und der Glycosidase-Hydrolyse haben wir ihre chemischen Strukturen als O-α-d-Maltosyl-(1 → 4)-Acarbose und O-α-d-Maltotriosyl-(1 → 4)-Acarbose aufgeklärt. Acarstatine A und B zeigten eine 1584- bzw. 1478-fache höhere Inhibitionsaktivität gegenüber menschlicher Speichel-α-Amylase als Acarbose. Darüber hinaus wiesen sowohl Acarstatine A als auch B eine vollständige Resistenz gegenüber der von Mikrobiomen abgeleiteten Acarbose-Kinase 1-vermittelten Phosphorylierung und eine teilweise Resistenz gegenüber der Acarbose-bevorzugten Glucosidase-vermittelten Hydrolyse auf. Daher haben Acarstatine A und B großes Potenzial als therapeutische Kandidaten für T2DM.