不同海洋生境来源真菌次级代谢产物的化学结构和生物活性研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:kuaile6789
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特殊的生态环境孕育了海洋来源真菌的化学多样性与生物活性多样性,因此,海洋来源真菌是寻找新药先导化合物的重要资源。本文以不同海洋生境来源的真菌作为研究对象,开展次级代谢产物的化学结构与生物活性的研究工作。研究的主要内容包括:活性菌株的分离筛选;次级代谢产物的分离纯化;单体化合物平面结构及立体结构的确定;单体化合物生物活性的初步评价。从采集自不同海洋生源环境的20个海泥和红树林底泥样品中共分离得到真菌300株,采用小鼠P388白血病细胞镜检细胞毒活性筛选模型,结合TLC及HPLC化学筛选,得到10株活性菌株。从中选取胶州湾海泥来源青霉Penicilliumsp. GHQ-18、海口红树林来源青霉Penicillium sp. GHQ-208、广东红树林来源土曲霉Aspergillus terreus GWQ-48和枝孢霉Cladosporium sp. TZP-29、福建红红树林来源真菌疏展曲霉Aspergillus effuses H1-1、黄海海泥来源杂色曲霉Aspergillusversicolor ZLN-60、西沙海绵来源青霉Penicillium citrinum MXH-28及南海海泥来源翘孢霉Emericella sp. XJW-9,共计8株目标菌株作为本论文的研究对象。对目标菌株的发酵产物进行萃取,并采用硅胶柱色谱层析、薄层色谱层析、反相ODS柱色谱层析、Sephadex LH-20凝胶柱色谱层析和HPLC柱色谱层析等化学分离纯化手段,从疏展曲霉Aspergillus effuses H1-1真菌2号培养基发酵的提取物中分离到3个化合物(1-3);从杂色曲霉Aspergillus versicolor ZLN-60真菌2号培养基发酵的提取物中分离得到11个化合物(4-14);从其大米培养基发酵的提取物中分离得到14个化合物(15-28);从青霉Penicillium sp. GHQ-18真菌2号培养基发酵的提取物中分离得到8个化合物(29-36);从青霉Penicillium sp. GHQ-18真菌2号培养基发酵的提取物中分离得到8个化合物(29-36);从土曲霉Aspergillus terreusGWQ-48真菌2号培养基发酵的提取物中分离得到8个化合物(37-44);从青霉Penicillium sp. GHQ-208寡营养培养基发酵的提取物中分离得到12个化合物(45-56);从枝孢霉Cladosporium sp. TZP-29真菌2号培养基发酵的提取物中分离得到6个化合物(57-62);从青霉Penicillium citrinum MXH-28寡营养培养基发酵的提取物中分离得到18个化合物(63-80);从翘孢霉属Emericella sp.XJW-9真菌2号培养基发酵的提取物中分离得到8个化合物(81-88),共88个化合物。继而,采用质谱、核磁共振谱、圆二色谱、X-ray单晶衍射、红外光谱和紫外光谱等多种波谱方法、Marfy等化学方法以及化合物的理化性质,阐明了全部88个化合物的结构。其结构类型包括:生物碱类化合物33个(1-21,32,45-49,56,87-88),聚酮类化合物44个(22,25-28,31,33-36,40-44,50,57-83,86),萜类化合物7个(23-24,51-55),糖苷类化合物2个(84-85),其它类化合物2个(29-30)。其中新化合物34个,新天然产物3个,包括7个罕见含八元环和异戊烯基侧链的吲哚生物碱类化合物(4-11),4个新颖的环三肽类化合物(15-18),2个新颖的环六肽类化合物(19-20),5个新的脂肪酸类衍生物(26,28,57-59),2个新的Xanthone类化合物(31,63),3个新的苯甲酸类衍生物(29,81-82),2个新的α-吡喃酮类化合物(33,34),1个新的丁内酯类化合物(37),2个新的混源萜类化合物(51,52)以及3个新的其他类生物碱(32,45,49)。采用NOE、CD、计算CD及生物合成推导,确定了化合物(1-3)的绝对构型;采用生物合成关系、X-Ray单晶衍射、NOESY、化学转化、CD以及计算CD确定了化合物(4-11)的绝对构型;X-Ray单晶衍射、NOESY、旋光、Marfy法以及生物合成推导,确定化合物(15-18)的绝对构型;采用Marfy法确定化合物(19-20)的绝对构型;采用NOESY确定化合物(31)的双键构型;采用偶合常数对比确定化合物(34,35,49,81,82)的双键构型;采用与文献数据对比确定化合物(37)的绝对构型。为了研究化合物的生物学活性,我们对部分单体化合物的抗肿瘤、抗病毒等生物活性进行评价。以不同肿瘤细胞株为模型,用SRB法或MTT法对部分单体化合物的抗肿瘤活性进行了初步评价,结果表明部分化合物对不同肿瘤细胞显示出不同程度的增殖抑制活性。其中已知化合物30、46、47及新化合物2、4、29、32对HepG2、HL-60、K562、A-549和P-388细胞株有不同程度的抑制活性,其中化合物2对P388、HL-60和A-549均有较强的抑制活性(IC50值分别为1.83、4.70和17.1μM);化合物4对HL-60和K-562的抑制活性较强(50μM时的抑制率分别是88.61%和88.38%);化合物29和30对HepG2的抑制活性较强(IC50分别为9.9和9.7μM);化合物32对HL-60和P388的抑制活性较强(IC50分别为2.5和3.1μM);化合物46和47对HepG2的抑制活性较强(IC50分别为11.3和13.2μM),而3位没有取代的同系物45则没有活性,提示此类化合物3位的取代基对活性影响较大。化合物37、39和43具有较强的抗H1N1流感病毒活性(IC50值分别为32.3μg,29.1μg和28.5μg,与阳性药利巴韦林活性相当),构效关系研究发现该丁内酯类化合物环外双键为E构型时活性好于Z构型。综上所述,本论文共阐明了在8株不同海洋生境来源真菌中分离得到的88个化合物的化学结构,其中包括34个新化合物和3个新天然产物。在新化合物的研究中,本文首次阐明了含新骨架的类杂螺环化合物1-3的绝对构型,含有罕见八元环和异戊烯基侧链的吲哚生物碱类化合物(4-11)。评价了部分单体化合物的抗肿瘤活性,发现了10个活性较强的化合物;首次发现化合物37、39和43具有显著的抗流感病毒活性。上述研究为天然产物化学研究提供了新的化学结构类型,为筛选抗肿瘤和抗流感病毒等活性的先导化合物提供了化合物模板。
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