基于不同方法发现和分离天然产物

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天然产物(来源于如植物、微生物和动物等)在结构上通常具有多样性,这使得它们能够与临床药物更具有相关性而成为新药候选物。目前为止,仍有大量的天然产物未被研究和探索,如今,不只是传统的研究方法被用于未知天然产物的探索研究,随之而来的是,新的技术手段也被不断的开发探索。为了探索较少被研究的生物中未被报道的天然产物,本论文结合了传统的研究方法以及基于分子网络分析和统计学分析的代谢组学策略,从而发现和分离出新的及有活性的化合物,以三种生物即熊草(Xerophyllum tenax),Cruciata articulata和苔藓假单胞菌(Pseudomonas mosselii P33)为研究对象,主要研究内容和结果如下。首先将传统的分离研究方法应用于熊草,经过分离纯化过程,共得到8个化合物,其中3个新的阿魏酰基蔗糖苷:3-(Z)-阿魏酰基-6-(E)-阿魏酰基蔗糖(T1),3-(E)-阿魏酰基-6-(Z)-阿魏酰基蔗糖(T3),6’-乙酰基-3-(E)-阿魏酰基-6-(Z)-阿魏酰基蔗糖(T5);5个已知的化合物:helonioside A(T2)和helonioside B(T4),薯蓣皂甙-α-L-鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)-β-D-吡喃葡萄糖苷(T6),(25R)-3β-羟基-5α-螺甾烷-6-酮(拉肖皂苷元)3-O-{O-α-L-阿拉伯吡喃糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷}(T7)和拉肖皂苷元-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-[α-L-阿拉伯吡喃糖基-(1→6)]-β-D-吡喃葡萄糖苷(T8),这8个化合物(T1-T8)均为Xerophyllum属和Melanthiaceae科首次报道,丰富了其化学成分研究。我们的研究证实,传统的研究方法的确更容易重复分离出已知化合物,使得时间和金钱成本增加。为了解决这一问题,基于分子网络分析基础上的代谢组学策略被运用于Cruciata articulata中的化学成分研究,首先从水相馏分中成功得到了7个单萜苷类,其中5个新的化合物:2-O-α-L-鼠李糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基-3-羟基-p-伞花烯-5-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(CA1),3,5-2-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3-羟基-p-伞花烯(CA2),2-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3-羟基-p-伞花烯-5-O-α-L-鼠李糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷(CA3),2-O-α-L-鼠李糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基-3-羟基-p-伞花烯-5-O-α-L-鼠李糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷(CA4),2-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3,5-二羟基-p-伞花烯(CA5);2个已知化合物:百里酚-2,5-O-β-二葡萄糖吡喃糖苷(CA6),cruciaside A(CA7)。以上7个化合物均为首次从本植物中分离,为该植物和Cruciata属的进一步天然产物研究提供了数据支持。同样地,该分子网络分析方法也被运用于Cruciata articulata正丁醇相馏分中的化学成分研究,成功得到了7个双香豆素类。其中5个新的化合物:6’-O-乙酰基-6-甲氧基-7-羟基-3,7’-双香豆素-8’-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(CC1),8’-O-β-D-吡喃葡萄糖基-6-甲氧基-7-羟基-3,7’-双香豆素(CC2),7,8’-O-β-D-二葡萄糖吡喃基-6-甲氧基-7-羟基-3,7’-双香豆素(CC3),8’-O-β-D-葡萄糖吡喃基-7-羟基-3,7’-双香豆素(CC4),6-甲氧基-7,8’-羟基-3,7’-双香豆素(CC5);2个已知化合物:8-O-(6’-乙酰氧基-β-D-葡萄糖吡喃基)-7-羟基香豆素(CC6)和瑞香素-8-O-葡萄糖苷(CC7)。以上7个化合物均为首次从Cruciata属和Rubiaceae科中分离,为该植物,本属及该科的进一步天然产物研究提供了数据支持。这也是首次报道的8’位糖基化的双香豆素类化合物。最后,为了进一步运用代谢组学方法快速识别出活性化合物,基于统计学基础上的代谢组学策略被运用于苔藓假单胞菌中的活性成分研究,快速鉴别并获得了两种抗海氏肠球菌的活性化合物:pseudopyronine A(PM1),pseudopyronine B(PM2)及其衍生物:pseudopyronine C(PM3)以及四个已知化合物(PM4-7),后者对海氏肠球菌不起作用。接着对这三个化合物进行了一系列病原菌的抗菌活性测定。其中pseudopyronine A对表皮葡萄球菌(12.5μg/m L)和海氏肠球菌(12.5μg/m L)的最小抑菌浓度表明具有中等的抗菌活性;Pseudopyronine B对表皮葡萄球菌(1.0μg/m L),变形链球菌(1.56μg/m L)和海氏肠球菌(3.125μg/m L)的最小抑菌浓度表明其具有较强的抗菌活性。Pseudopyronine C对金黄色葡萄球菌(0.39μg/m L),表皮葡萄球菌(1.56μg/m L)和铜绿假单胞菌(0.78μg/m L)的最小抑菌浓度表明其较突出的抗菌活性。基于所有的pseudopyronines A,B和C都对金黄色葡萄球菌都展现出较好的抗菌活性,且金黄色葡萄球菌的耐药性与其生物膜的产生紧密相关,故本文进一步研究了三个pseudopyronines对金黄色葡萄球菌生物膜的抑制作用。结果表明,这三种pseudopyronines均能有效地抑制金黄色葡萄球菌生物膜的形成及其代谢活性,并能够较强地破坏成熟的生物膜。Pseudopyronines具有抗菌和抗生物膜的双重性质,可作为先导化合物,为未来新抗生素的发现提供潜在的替代策略。本论文中,所有分离的新化合物均进一步丰富了其相应类别化合物的化学多样性,并为三种生物进一步的天然产物研究提供了数据支持。对三类新化合物:阿魏酰基糖苷,苯丙素糖苷和双香豆素类均进行了高分辨二级质谱分析,提出了其相应的碎片裂解模式,为之后的研究提供了二级质谱数据支持。我们的结果证实,基于分子网络和统计学的代谢组学可以有效地用于鉴别新的或活性化合物。
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