三株地衣内生真菌的化学成分及其生物活性研究

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地衣内生真菌是指存活于健康地衣体组织内部而不会对地衣菌体引起任何直接或间接明显负面影响的一类真菌。它们具有物种丰富、易于培养、生长周期短、产物多样、不造成资源濒危的研究优势,是活性天然产物研究的理想对象之一。该类真菌生境特殊,对其进行化学成分的研究有利于发现结构新颖的天然产物和独特的作用靶点,对新药的发现和创制有着重要意义。本文对三株地衣内生真菌化学成分及其生物活性进行了系统研究。根据前期的细胞毒活性初筛结果以及化学成分预试,选取三株真菌Ophiosphaerella korrae、Aspergillus unguis、Alternaria alternata以大米作培养基的进行放大发酵。将所得的乙酸乙酯提取物,分别采用硅胶柱色谱、中低压色谱、凝胶柱色谱、ODS柱色谱以及高效液相柱色谱等多种分离纯化技术进行系统的分离纯化,最终分离得到81个化合物,其中40个为新化合物。综合运用波谱技术、ECD对比、ECD计算、单晶衍射、NMR计算、1H-1H-自旋-自旋耦合常数计算、基于耦合常数的构型分析和生源分析等方法确定了新化合物的立体构型。从编号为20140207b的地衣内生真菌Ophiosphaerella korrae的大米发酵物中得到了 29个化合物,包含9个双环[4.1.0]庚烯酮类化合物(1-9)、2个氧杂螺[4.4]壬二酮类化合物(10-11)、2个呋喃并吡喃-3,4-二酮类化合物(12-13)、2个苯并γ-吡喃酮类衍生物(14-15)、4个异香豆素类衍生物(16-19)、2个异苯并呋喃酮类衍生物(20-21)、1个倍半萜(22)、5个苝醌类化合物(23-27)以及2个甾体(28-29),其中化合物1-16和22为新化合物,并根据结构特征对新骨架结构1-13的生物合成途径进行了合理推测。细胞毒活性追踪结果表明,苝醌类化合物23-27是该菌株表现出细胞毒活性的主要原因。乙酰胆碱酯酶抑制活性测试结果表明化合物3具有中等乙酰胆碱酯酶抑制作用(MIQ=1.25 μg);根生长伸长抑制活性测试结果显示化合物22(脱落酸类似物)对拟南芥种子萌发根伸长的抑制IC50值18.06 mg/mL。从编号为20141257a的地衣内生真菌Aspergillus unguis的大米发酵物中分离得到37个化合物,包含7个asperane-type型二倍半萜类化合物(30-36)、19个varitriol类聚酮衍生物(37-55)、1个四氢化萘衍生物(56)、1个5-烯基间二苯酚(57)、1个吡喃并吡喃-7-酮衍生物(58)、1个香豆素类衍生物(59)、1个异香豆素类衍生物(60)、2个甾体类化合物(61-62);1个蒽醌衍生物(63)、1 个黄曲霉毒素(64)、dihydroterrein(65)和p-hydroxybenzaldehyde(66),其中化合物30-35、37-46、51、56和58为新化合物。细胞毒活性研究结果显示部分二倍半萜具有一定的细胞毒活性,化合物32能够显著抑制A549肿瘤细胞株的繁殖,IC50值为6.2 μM,活性机制研究结果显示其能造成DNA的损伤、诱导肿瘤细胞G0/G1期阻滞从而造成细胞凋亡。以LPS诱导的RAW 264.7炎症细胞为模型进行抗炎活性测试,化合物45和46对炎症细胞中NO的生成有微弱抑制作用。从编号为20111721-4的地衣内生真菌Alternaria alternata的大米发酵物中分离得到15个化合物,包含4个细交链孢菌酮酸类生物碱(67-70)、1个恶嗪类生物碱(71)、4个链格孢酚类的霉菌毒素(72-75)、4个相关的芳香聚酮类化合物(76-79)、1个混源萜(80)以及1个简单的色原酮(81),其中化合物67-70以烯胺的两种互变异构体的形式存在,对以上化合物的细胞毒活性进行初步评价,确定了链格孢酚类的霉菌毒素为该菌代谢的活性物质。本文通过对三株地衣内生真菌的化学成分和生物活性研究,发现了大量的结构新颖且具有一定生物活性的次生代谢产物,并解决了一系列立体构型确定难题。以上研究结果也提示我们有必要通过一定的生物技术手段进一步对有能力产生新颖结构地衣内生真菌进行更深度地研究,为新药的发现和创制打好基础。
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