两株海洋共附生真菌的次级代谢产物及其生物活性研究

由于海洋微生物资源的特殊性及其潜在的海洋药物研究开发价值，相关研究近年来一直备受关注。海洋微生物独特的生存环境(高压、高盐、缺氧、避光等)，促使海洋微生物产生一些结构新颖、活性显著的次级代谢产物。特别是，共附生于缺乏物理防御机制的海洋无脊椎动物的微生物，在与其宿主密切联系与相互作用中，所产生的次级代谢产物可能会为其宿主生物提供一定的化学防御作用，而这些具有化学防御作用的化合物往往具有其他药理活性，因而引起了天然药物化学、化学生态学、化学分类学、药理学等领域科学家的重视。本论文以分别来源于中国南海海绵和软珊瑚的两株共附生真菌为研究对象,利用海洋天然产物化学研究方法和现代波谱技术，结合微生物发酵优化筛选方法，分离鉴定次级代谢产物，对化合物的抑菌、抗藤壶附着等活性进行了筛选评价，初步探讨了共附生微生物与宿主的化学生态关系。对一株来源于中国南海海绵的共附生真菌Aspergillus sp.(L14-1’)进行发酵培养，在抗菌活性指导下，从发酵液中分离鉴定了10个化合物，包括5个没药烷型倍半萜类化合物、4个简单苯衍生物和1个异香豆素类化合物，分别为：aspergiterpenoid A (1)，()-sydonol (2)，()-sydonic acid (3)，()-5-(hydroxymethyl)-2-(2′,6′,6′-trimethyltetrahydro-2H-pyran-2-yl)phenol (4)，8-hydroxy-3-(4-hydroxypentyl)isochroman-1-one (5)，(Z)-5-(hydroxymethyl)-2-(6′-methylhept-2′-en-2′-yl)phenol (6)，3-methoxyphenol (7)，4-methylbenzene-1,3-diol(8)，5-methylbenzene-1,3-diol (9)，4-methoxybenzene-1,2-diol (10)，其中化合物1~5为新化合物。有趣的是，具有光学活性的没药烷型倍半萜类化合物(化合物1~4)与本课题组之前从柳珊瑚共附生真菌Aspergillus sp.中分离到的同类型化合物具有相反的立体构型。而也有文献曾经报道，分别从柳珊瑚和海绵中分离获得过同类型的倍半萜化合物，却互为对映异构体；结合我们当前的工作，表明，不同宿主的同属真菌其代谢产物的产生可以通过相同的生源合成途径，但是却具有不同的立体合成选择性；同时，还可以推测，来源于海洋无脊椎动物海绵和珊瑚中的该类化合物其真正的生产者可能是其共附生的微生物。采用抑菌、抗藤壶附着等活性筛选模型，对部分化合物进行了初步活性评价。结果发现，没药烷型倍半萜类化合物都具有不同程度的抑菌活性，其中化合物4具有较好的选择性，只对白色葡萄球菌(Staphylococcus albus)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)有活性，最小抑制浓度(MIC)分别为5μM和2.5μM；化合物3对大多数供试细菌均有抑制活性，尤其是对藤黄八叠球菌(Sarcina lutea)的MIC达到了2.5μM，接近于阳性药环丙沙星对该细菌的抑制作用。在抗藤壶幼虫附着活性初筛中，化合物4在25.0μg/mL浓度下的抗Balanus amphitrite附着率达到100%。可以推测，这类没药烷型倍半萜类化合物可能在宿主海绵的化学防御中起了一定的作用。从另外一株来源于中国南海软珊瑚的共附生真菌Pestalotiopsis sp.(7-6)的菌体中，分离鉴定了11个化合物，结构类型包括4个氯代二苯甲酮衍生物类化合物、4个多取代苯甲基糖类化合物、2个甾体和1个蒽醌类化合物，分别为：化合物(11)，Pestalachloride C (12)，Pestalachloride A (1a,1b)(13,14)，化合物(15)，化合物(16)，化合物(17)，化合物(18)，(22E,24R)-ergosta-7,9,22-trien-3β-ol (19)，(22E,24S)-5α,8α-epidioxy-24-methyl-cholesta-6,22-dien-3β-ol (20)，和大黄素(21)，其中化合物11，15~18为新化合物。需要特别指出的是，由于新化合物11的旋光值接近零，推测它可能由一对对映异构体组成，而这一推测得到了单晶数据的进一步证实。采用抑菌、细胞毒等活性筛选模型，对其中的部分化合物进行了初步的活性评价，两者在抑菌活性具有较弱的活性，且无表现出明显差异，但是在斑马鱼的活性实验结果中，化合物11对斑马鱼无明显毒性，化合物12却表现出了较强的活性，说明氯代二苯甲酮衍生物的两差向异构体对斑马鱼的活性可能具有明显的差异。本研究对两株南海海洋共附生真菌进行了次级代谢产物的分离鉴定及生物活性等相关研究，初步探讨了共附生真菌次级代谢产物与宿主之间的可能化学生态学关系，为从海洋共附生微生物中继续寻找开发药物先导化合物提供了新的研究思路，也为进一步研究海洋微生物与海洋大型宿主生物之间的化学生态关系奠定了基础。