两株湿地来源真菌的次级代谢产物研究

发布时间：2020-03-21 09:07

【摘要】：真菌是自然界的第二大生物类群,其分布广泛,物种多样性极为丰富。目前真菌的物种数量保守估计为150万种,但已经被人类认知的仅有约6%,而进行过生物与化学研究的物种比例则更低。真菌的物种与生态多样性导致了其次级代谢产物结构与活性的多样性,是活性天然产物的重要来源之一,在新药研发中发挥了巨大的作用。上世纪三十年代抗细菌药物青霉素的发现,在治疗细菌感染疾病中的地位举足轻重。一个世纪以来,人类从真菌次级代谢产物中陆续开发了降低胆固醇的洛伐他汀、免疫抑制剂环孢霉素以及治疗多发性硬化症的芬戈默德等重磅药物,足以证明真菌次级代谢产物在药物研发中的重要地位。然而,真菌活性次级代谢产物研究近年来面临着日益严峻的挑战,人们已经越来越难以从普通来源(土壤)的真菌中发现新结构的次级代谢产物,很大程度上因为这些菌株易于采集、培养,导致其被过度研究。于是,一些来源于特殊生存环境的真菌资源,例如虫生、植物内生、低温、高温和海洋真菌等,开始得到了人们的关注。上述真菌在与其他物种互作或在适应特殊生存环境的过程中,逐步进化出独特的生存策略,使其更可能产生结构新颖多样的次级代谢产物,从而成为理想的化学研究资源。湿地来源真菌是指生长在天然或人工形成的沼泽地等带有静止或流动水体的成片浅水区,还包括在低潮时水深不超过6米的水域中的一类真菌,湿地环境被认为是生产力最高的自然生态系统之一,拥有从低等生物到高等生物的多种生物类群,对维持地球生态系统平衡具有不可替代的作用。该类真菌是湿地微生物群体的重要组成部分,并且由于长期受到湿地环境高生产力、多生物类群、多生态功能的影响,具有产生结构类型丰富的次级代谢产物的潜力。尽管我国拥有大量的湿地资源,但近年来对湿地来源真菌的化学研究仍主要集中在红树林湿地环境来源的真菌资源,其他湿地环境来源真菌的化学研究明显不足,亟待加强。基于本研究组对特殊生境真菌次级代谢产物的长期研究经验,本课题以不同湿地环境采集的菌株为研究材料,对其经过小规模发酵获得的产物进行初步的活性筛选,并通过比较其HPLC指纹,最终确定了两株湿地来源真菌,Paraconiothyrium sporulosum与Pycnidiophora dispersa,作为化学研究对象。通过培养条件的优化,包括改变培养基成分以及发酵时间等,比较发酵产物的HPLC和HPLC MS指纹,确定了最终培养条件,并制备了粗提物。采用不同分离手段,共分离得到了34个化合物,其中11个为新结构,并通过质谱、核磁共振、圆二色谱以及X-ray单晶衍射等多种波谱技术确定了所有新化合物的结构。同时,对部分化合物进行了初步的肿瘤细胞毒活性和抗菌活性评价。湿地来源真菌次级代谢产物的化学研究尚处于初步阶段,本课题通过对两株不同湿地环境来源菌株的化学研究,获得了不同结构类型的新活性次级代谢产物,为湿地来源真菌次级代谢产物的深入研究与评价提供了线索与材料。
【图文】：

单晶,化合物,绝对构型

图 1-4.化合物 15 的单晶图合物 15 进行了手性拆分，在拆分过程中发现化合物 15 在 3 个峰（图 1-5），对三个峰分别进行质谱分析，发现按照（15a）和峰 2（15b）（约为 1:1）是 15 的一对对映异构为了确定 15a 和 15b 的绝对构型，对化合物 15 进行了，根据 Snatzke 环戊烯酮规则62, 15a 和 15b 在 330 365 负和正 Cotton 效应，从而确定其绝对构型分别为 1′S (1 和 15b 分别进行手性分析，发现一对对映异构体皆可被发生了自消旋。另外，峰 3（化合物 13）表明 15 存在部物 2-羟基-2,4-二甲基-3(2H)-苯并呋喃酮（图 1-9 中化合

手性拆分,化合物,对映异构体

图 1-5. 化合物 15 的 HPLC 手性拆分图（CHIRALPAKAD-H; 5 μm; 4.6 ×250mm; 4% 2-propanol in hexanes for 60 min; 0.8 mL/min）由于化合物 5 与 15 具有同样的半缩酮结构，，因而对化合物 5 也进行了手性拆分，发现化合物5在手性HPLC拆分时也出现了一对1:1的对映异构体（图1-7）。同时，拆分后的对映异构体也发生了自消旋。但在 HPLC CD 分析（图 1-8）中无法确定化合物 5 的对映异构体的绝对构型。
【学位授予单位】：军事科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R914

【参考文献】