四株南极来源真菌次级代谢产物的结构及抗肿瘤活性研究
两极地区的自然环境具有低温、干旱、强辐射等特点,这也造就了极地微生物在基因组成、酶学特性以及代谢调控等方面独特的分子生物学机制与生理生化特性。近年来的研究显示,极地微生物在低温适应机制、新药开发、新型酶制剂研制、新型保健食品开发等方面具有广阔的前景。本论文以南极陆地来源的真菌作为研究对象,开展活性次级代谢产物的结构和生物活性研究。研究内容主要包括:活性菌株的分离筛选、代谢产物的分离纯化及结构鉴定、部分化合物生合成途径的推测、单体化合物生物活性的初步评价、活性化合物作用靶点的初步探讨。 从采自南极长城站及中山站附近的苔藓下层土、地衣下层土和苔藓等7个样品中共分离得到真菌200株,放线菌17株,采用P388细胞毒活性筛选,结合TLC及HPLC化学筛选模型,得到6株活性真菌,从中选取苔藓下层土来源的树粉孢属真菌Oidiodendron truncatum GW3-13、地衣下层土来源的子囊菌亚门真菌Ascomycota sp.GW31-6、苔藓来源的绳状青霉Penicillium funiculosumGWT2-24和苔藓来源的桔青霉Penicillium citrinum GW8-28共四株真菌作为本论文的研究对象。 对四株目标活性菌株发酵产物利用萃取、薄层色谱、硅胶柱色谱、LH-20凝胶柱色谱、反相高效液相色谱等提取分离纯化手段,从树粉孢属真菌Oidiodendron truncatum GW3-13的发酵产物中分离得到了32个单体化合物(1-32);从子囊菌亚门真菌Ascomycota sp.GW31-6的发酵产物中分离得到了6个单体化合物(33-38);从绳状青霉Penicillium funiculosum GWT2-24的发酵产物中分离并解析了16个单体化合物(39-54);从桔青霉Penicillium citrinumGW8-28共分离纯化得到5个单体化合物(56-60)。 利用理化性质和波谱学方法(IR,UV,MS,NMR,CD,X-ray)阐明T60个单体化合物的结构(Fig.1),结构类型包括:甾体类化合物4个(31,32,56,57)、萜类化合物11个(26-28,39-46)、二酮哌嗪类化合物17个(1-17)、苯的衍生物类化合物24个(18-25,29,30,33-36,47-54,58,59),吡喃酮类化合物1个(60),环己烯类化合物1个(37),苯醌类化合物1个(38)。其中发现新化合物23个,包括7个含多硫键的二酮哌嗪类化合物及其衍生物(1,2,4-7,11)、3个较罕见的氨基酸α位被羟基或者甲氧基取代的二酮哌嗪类化合物(13,15,16)、5个苯的衍生物(33,34,35,48,49;其中化合物33含有1个独特的缩酮螺环结构)、1个带有环氧结构的环己烯类化合物(37)、一个苯醌类化合物(38)、6个混源萜类化合物(39,40,42.45)。在构型确定方面,我们采用NOESY、CD并结合化学转化实验推测了含硫二酮哌嗪类化合物(1,2,4-7)的绝对构型。 采用MTT法和SRB法,对分离得到的单体化合物的抗肿瘤活性进行了初步评价,从中筛选出了7个活性化合物(细胞毒IC50＜10μM)(1-4,9-11)。进一步采用ELISA等方法对活性化合物的分子靶点和作用机制进行初步探索。其中:1.新的Epipolythiodioxopiperazines类化合物(1)对HCT-8、Bel-7402、BGC-823、A-549和A2780细胞的IC50分别为0.013、0.003、0.011、0.022和0.028μM;该化合物在10μM时对蛋白激酶具有抑制作用,抑制率分别为C-Met(49.5％),RET(64.1％),ABL(61.2％);化合物(1)对HIF-1的抑制活性具有剂量依赖性;初步的实验表明化合物(1)对小鼠H22肝癌移植瘤模型具有体内抗肿瘤活性;目前对化合物(1)的临床前药效学评价正在进行当中。 本论文从4株真菌次级代谢产物中共分离鉴定了54个化合物,其中18个新化合物。新化合物1,2,4-7和11为首次报道的南极嗜冷真菌来源的的含硫二酮哌嗪类化合物,新化合物13,15和16为含硫二酮哌嗪生合成过程的支路产物;评价了22个单体化合物的抗肿瘤活性,发现了7个活性较强的化合物,其中化合物(1)体外细胞和分子水平有效,是一个新颖的多靶点的抗肿瘤先导化合物;初步评价了含硫二酮哌嗪类化合物的HIF-1抑制活性。共分离筛选获得6株抗肿瘤活性菌株,发现了能产生系列抗肿瘤活性化合物的树粉孢属真菌Oidiodendrontruncatum GW3-13、新种真菌GW31-6和绳状青霉Penicillium funiculosumGWT2-24,为开发真菌抗肿瘤药物提供了重要的药用资源活性菌株。
南极真菌;波谱学方法;次级代谢产物;抗肿瘤活性
中国海洋大学
博士
药物化学
顾谦群
2012
中文
R979.1
182
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）