欄目
首頁 > 科研動態 > 科研進展

昆明植物所在香茶菜屬植物內生真菌新穎活性次生代謝產物研究中取得新進展

  植物內生真菌(Endophytic fungi)是指在其生活史的一定階段或全部階段生活于健康植物的各種組織和器官內部而不引起被感染宿主植物出現明顯病變的真菌。內生菌在與宿主長期的協同進化過程中建立了豐富的以次生代謝產物為載體的化學溝通機制,這種溝通機制的存在從而導致了內生真菌本身物種的多樣性,進而導致其次生代謝產物結構與生物功能的多樣性。因此,近年來,內生真菌作為結構新穎活性分子的重要來源備受研究者們的關注。 

  中國科學院昆明植物研究所重要類群植物化學及功能研究團隊普諾·白瑪丹增研究組長期以來著重關注于“一科一屬”,即“五味子科和香茶菜屬”植物次生代謝產物的系統性研究,作為拓展性的研究內容,研究組近期通過使用多級篩選策略,即LC-UV、LC-MS/MS、以及Global Natural Products Social Molecular Networking(GNPS)數據分析平臺構建分子網絡(Molecular networking)對香茶菜屬植物內生真菌進行了大量的篩選,并對篩選后的重點菌株開展了新穎次生代謝產物的深度挖掘,近期的代表性研究成果如下: 

  1.具有Wnt信號通路抑制活性新穎雜二萜的發現: 

  從疏花毛萼香茶菜(Isodon eriocalyx var. laxiflora)一株內生青霉菌Penicillium sp. sh18中的分子網絡中檢測到了雜萜類化合物Andrastin A(圖-1),其最早是由2015年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者大村智(Satoshi ōmura)教授從一株青霉菌(Penicillium sp. FO-3929)中所發現,且其具有顯著抑制法尼基轉移酶活性(Farnesyltransferase Inhibitors)(The Journal of Antibiotics, 1996, 49, 414-417)。為了獲得該類雜萜的類似物,研究組對Penicillium sp. sh18進行了大量發酵,并從其大米發酵物中發現了兩類結構新穎的雜萜,分別為雜萜-呋喃酮雜聚型Isopenicins A 和B及雜萜-聚酮雜聚型Isopenicin C(圖-1)。其中Isopenicin A利用X-單晶衍射分析確定了其結構及絕對構型,Isopenicins B 和C則通過量子化學計算NMR數據結合ANN-PRA(artificial neural networks pattern recognition analysis)分析及量子化學計算電子圓二色譜(ECD)確定了其結構及絕對構型。此外,本研究工作還與昆明植物所李艷研究組合作,針對Wnt信號通路開展其活性研究,結果發現Isopenicin A是一個新穎的Wnt信號通路抑制劑,并能選擇性地通過抑制Wnt信號通路從而顯著抑制結腸癌細胞的生長(圖-2)。 

  以上研究成果以“Isopenicins A–C: Two Types of Antitumor Meroterpenoids from the Plant Endophytic Fungus Penicillium sp. sh18”為題發表在Organic Letters(2019, 21, 771-775.)。唐健維博士生和孔令梅博士為該文章的并列第一作者,普諾·白瑪丹增研究員和李艷研究員為該文章的共同通訊作者。 

 

圖-1. Penicillium sp. sh18分子網絡及isopenicins A–C結構式 

 

圖-2. Isopenicin A抑制Wnt信號通路 

  2.利用OSMAC策略發現一對新穎的二苯并-α-吡喃酮對映異構體  

  通過LC-UV篩選發現來自于黃花香茶菜(I. sculponeatus)中的一株內生鏈格孢菌(Alternaria sp. hh930)具有較為豐富的次生代謝產物,隨后通過利用OSMAC(One strain-many compounds)研究策略優化其發酵條件,從其大米培養基中發現了一對具有二環氧籠狀結構的二苯并-α-吡喃酮對映異構體,(+)-和(-)-alternarilactone A(圖-3)。該化合物的核心片段由于具有連續季碳且出現了多個具有欺騙性的HMBC信號,如出現了罕見的C-H四鍵相關(4JCH),因此對其結構解析帶來了不小挑戰。最終研究組通過利用量子化學計算NMR數據結合DP4+可能性分析及X-單晶衍射分析確定了其結構,同時通過手性色譜柱拆分結合量子化學計算電子圓二色譜(ECD)從而確定了其絕對構型。研究組還利用量子化學計算耦合常數證實了出現的4JCH 耦合是由于“W”耦合(“W” couplings)會顯著增加4JCH的耦合常數導致的(圖-4)。另外,多種活性模型篩選發現,(+)-和(-)-alternarilactone A具有一定的抑制皮質酮誘導的PC12細胞凋亡的活性。 

  以上研究成果以“(+)- and (-)-Alternarilactone A: Enantiomers with a Diepoxy-Cage-like Scaffold from an Endophytic Alternaria sp.”為題在線發表在Journal of Natural Products(DOI: 10.1021/acs.jnatprod.8b00571)。唐健維博士生為該文章的第一作者,普諾·白瑪丹增研究員為該文章的通訊作者。 

 

圖-3. (+)-和(-)-alternarilactone A的結構式 

 

圖-4. (+)-和(-)-alternarilactone A中出現的“W”耦合 

TOP caoprom超碰公开,caoprom超碰公开,国产97人人超碰caoprom,超碰97人人做人人爱