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南海紅樹林內(nèi)生真菌ZH-7代謝產(chǎn)物研究

2014-08-08 10:52楊建香邱聲祥佘志剛林永成
湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年9期
關(guān)鍵詞:內(nèi)生真菌紅樹林

楊建香+邱聲祥+佘志剛+林永成+++

摘要:采用反復(fù)硅膠柱色譜法、Sephadex LH-20凝膠色譜法等分離純化南海紅樹林內(nèi)生真菌ZH-7的代謝產(chǎn)物,并通過理化常數(shù)測定和光譜分析鑒定其化學(xué)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,從南海紅樹林內(nèi)生真菌ZH-7的培養(yǎng)液中分離得到6個(gè)代謝產(chǎn)物。經(jīng)波譜解析,分別為:比卡菌素(1)、butyrolactone Ⅱ(2)、環(huán)(苯丙-脯)二肽(3)、環(huán)(苯丙-苯丙)二肽(4)、環(huán)(苯丙-纈)二肽(5)、環(huán)(苯丙-亮)二肽(6)。初步藥理活性顯示化合物1對口腔癌細(xì)胞KB,KBv200的抗腫瘤活性的IC50值分別為10.0和14.5 μg/mL。通過鑒定,所有化合物均首次從南海紅樹林內(nèi)生真菌ZH-7中分離得到。

關(guān)鍵詞:紅樹林;內(nèi)生真菌;代謝產(chǎn)物

中圖分類號(hào):O629文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0439-8114(2014)09-2061-03

Metabolites of Mangrove Endophytic Fungus ZH-7 from the South China Sea

YANG Jian-xiang1,2,QIU Sheng-xiang1,SHE Zhi-gang3,LIN Yong-cheng3

(1. South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences/Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Sustainable Utilization ,Guangzhou 510650,China; 2. Guilin Normal College, 541001,Guilin, China;

3. School of Chemistry and Chemical Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China)

Abstract: The compounds were isolated by column chromatography and identified on the basis of physic-chemical constants and spectral analysis to study the secondary metabolites of mangrove endophytic fungus No·ZH-7 from the South China Sea. The results showed that 6 metabolites were obtained and elucidated as Bikaverin (1), butyrolactone Ⅱ(2), cyclo-(Phe-pro) (3), cyclo-(Phe-phe)(4), cyclo-(Phe-Val)(5), cyclo-(Phe-leu)(6). In the preliminary bioassay, metabolite 1 showed strong inhibitory activity on the KB,KBv200 with IC50 values of 10.0 and 14.5 μg/mL, respectively. According to the Identification, all the metabolites were firstly obtained from endophytic fungus No·ZH-7.

Key words: mangrove; endophytic fungus; metabolites

長期以來,國內(nèi)外開發(fā)天然藥物的重點(diǎn)一直集中在陸生生物資源,現(xiàn)有的天然藥物大多數(shù)也都來自陸生生物。然而,在對陸生生物資源的長期研究開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn),從陸生生物次生代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)新藥或先導(dǎo)化合物的難度越來越大,抗性問題也日益嚴(yán)重,新藥的開發(fā)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。因此,自上世紀(jì)60年代以來,人們開始將注意力投向尚未開發(fā)的巨大天然資源寶庫——海洋微生物。海洋微生物生活在低溫、缺氧、高壓、高鹽的特殊環(huán)境中,以其獨(dú)特的代謝方式,提供了在陸地生物中沒有的代謝產(chǎn)物。對海洋共生和附生微生物的研究是一個(gè)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)新穎、具有獨(dú)特生理活性的化合物的重要途徑。在目前許多深海遠(yuǎn)海海洋真菌都需要相對苛刻的條件,人們把目光投向了第二大海洋真菌的天堂——陸地海洋過渡生態(tài)系統(tǒng)紅樹林,而根據(jù)Bugni等[2]和Sadaba等[3]的研究發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)海洋真菌都與紅樹林有著緊密的聯(lián)系。紅樹林內(nèi)生真菌是一種新的天然產(chǎn)物資源,而且其化學(xué)成分也具有廣泛的藥理活性。如抗腫瘤及抗氧化活性[4,5],抑制乙酰膽堿酯酶活性等[6-8]。

1材料與方法

1.1儀器和試劑

INOVA-500NB型超導(dǎo)核磁共振譜儀和INOVA-300NB型核磁共振儀(美國Varian公司),VG ZAB-HS型雙聚焦質(zhì)譜儀,Thermo DSQ型電子轟擊電離質(zhì)譜儀,Thermo MAT95XP型高分辨質(zhì)譜儀,X-4型數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)測定儀(北京泰克儀器有限公司)。所用試劑均為廣州化學(xué)試劑廠生產(chǎn),化學(xué)純,溶劑經(jīng)重蒸后使用;柱層析硅膠為青島海洋化工廠生產(chǎn)的200~300目硅膠,硅膠H,薄層硅膠GF254。

1.2菌種培養(yǎng)

紅樹林內(nèi)生真菌ZH-7采自中國廣東省珠海市,經(jīng)鑒定為擬莖點(diǎn)霉菌(Phomopsis sp.),保存于中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院。發(fā)酵培養(yǎng)基為葡萄糖10 g/L,蛋白胨2 g/L,酵母膏1 g/L,粗海鹽2 g/L,pH 7.0。500 mL三角瓶內(nèi)裝培養(yǎng)基250 mL,1.25×105 Pa 滅菌30 min后接種120 mL,在25 ℃靜置培養(yǎng)35 d。分別收集發(fā)酵液和菌體。

1.3提取與分離

120 mL發(fā)酵物過濾得菌體和發(fā)酵液,發(fā)酵液濃縮后用乙酸乙酯充分萃取,菌體用甲醇多次浸泡。提取濃縮物分別以體積比1∶2拌硅膠(200~300目)進(jìn)行柱層析,以石油醚/乙酸乙酯/甲醇進(jìn)行梯度加壓洗脫。收集各組分再經(jīng)反復(fù)柱層析,制備薄層層析,重結(jié)晶等進(jìn)行純化。從培養(yǎng)液粗提物(約30 g)中分離得到比卡菌素(1)(12 mg)、butyrolactone Ⅱ(2)(13 mg)、環(huán)(苯丙-脯)二肽(3)(10 mg)、環(huán)(苯丙-苯丙)二肽(4)(8 mg)、環(huán)(苯丙-纈)二肽(5)(10 mg)、環(huán)(苯丙-亮)二肽(6)(10 mg)。

1.4細(xì)胞毒活性實(shí)驗(yàn)

采用MTT法[9]測定了化合物1對人體口腔癌KB,KBv200的抗腫瘤活性。

1.5化合物的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

化合物1:紅色粉末。EIMS:382(基峰),367,339,325,311,283,269,241,212,184,77,69;1H NMR(DMSO-d6,300 MHz)δ:13.29(s,OH),12.76(s,OH),6.79(d,2.4 Hz,1H),6.91(d,2.4 Hz,1H),6.34(s,1H),3.96(s,3H),3.94(s,3H),2.87(s,3H)。

化合物2:淡黃色蠟狀物。1HNMR(500 MHz, Acetone-d6):7.68(d,2H,J=8.8),7.00(d,2H,J=8.8), 6.73(d,2H,J=8.4),6.62(d,2H,J=8.4),3.77(s,3H),3.53(s,2H)。13C NMR(125MHz,Acetone-d6):172.4(C),169.8(C),159.7(C),158.0(C),139.8(C), 133.6(2CH),131.1(2CH),129.5(C),125.8(C),123.5(C),117.6(2CH),116.4(2CH),87.1(C),54.7(CH3),40.1(CH2)。EIMS(m/z):356[M+]。

化合物3:白色固體,熔點(diǎn):124~126 ℃。1HNMR(氘代吡啶,300Hz)δ:7.24(5H,m),4.62(1H,brs),4.13(1H,t),3.60(1H,m),3.32(2H,m),2.14(1H,m),2.13(1H,m),1.78(2H,m)。13C NMR(氘代吡啶,75Hz)δ:170.3(C),165.1(C),136.0(CH),129.4(CH),129.1(CH),127.6(CH),59.2(CH),56.2(CH),45.5(CH2),36.9(CH2),28.4(CH2),22.5(CH2)。LCMS(m/z):245[M+1]+。

化合物4:白色針晶,熔點(diǎn):120~126 ℃。1HNMR(DMSO-d6,300 MHz)δ:7.90(s,1H,NH),7.28(dd,7.5,7.0Hz,2H),7.21(dd,7.5,7.0Hz,1H),7.04(d,7.0Hz,1H),3.97(m,1H),2.57(dd,13.5,7.0Hz,1H),2.24(dd,13.5,6.0Hz,1H);FABMS(m/z):295[M+H]+,279,156,120,89,77,51。

化合物5:白色粉末,IR(KBr)vmax:3 210、3 030、

1 666、1 600、1 450、756、702/cm;熔點(diǎn):280~282 ℃。EIMS:246,204,155,127,91(基峰)。1HNMR(300 MHz,DMSO-d6):8.07(1H,s),7.88(1H,s),7.22(5H,m),4.20(1H,m),3.52(1H,m),3.14(1H,dd,J=5.0,13.5 Hz),2.88(1H,dd,J=5.0,13.4 Hz),1.69(1H,m),0.65(3H,d,J=7.0 Hz),0.28(3H,d,J=7.0Hz);13C NMR(75 MHz,DMSO-d6):166.5(C),59.2(CH),31.0(CH2),18.2(CH),16.2(CH3),166.4(C),55.0(CH),37.8(CH2),136.3(C),130.3(CH),127.9(CH),126.4(CH),127.9(CH),130.3(CH)。

化合物6:白色粉末,熔點(diǎn):261~263 °C。1HNMR(CD3OD,300 MHz)δ:7.25(5H,m),4.30(1H,t,J=4.6Hz),3.65(1H,dd,J=4.2,10.8 Hz),3.6(1H,m),2.93(1H,dd,J=4.8,13.6 Hz),1.41(1H,m),0.84(2H,m),0.72(3H,d,J=6.6 Hz),0.67(3H,d,J=6.6 Hz)。13C NMR(CD3OD,75 MHz)δ:170.6(CO),169.0(CO),136.8(C),131.8(CH),129.7(CH),128.5(CH),57.5(CH),54.2(CH),45.3(CH2),40.3(CH2),24.7(CH),23.3(CH3),21.5(CH3)。

2結(jié)果與分析

化合物1~6的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

化合物1:紅色粉末。1HNMR譜圖比較簡單,有兩個(gè)螯合羥基12.76 mg/L(s,1H),13.29 mg/L(s,1H),兩個(gè)間位耦合芳香質(zhì)子6.91 mg/L(d,2.4Hz,1H),6.79 mg/L(d,2.4Hz,1H)和一個(gè)孤立芳香質(zhì)子6.34 mg/L(s,1H)以及3個(gè)甲基3.9 mg/L(s,3H),3.94 mg/L(s,3H),2.87 mg/L(s,3H)。13C NMR顯示有20個(gè)碳。EIMS顯示分子離子峰為382,結(jié)合1DNMR分析可推出該化合物的分子式為C20H14O8,參照文獻(xiàn)[10]可發(fā)現(xiàn)同已知化合物比卡菌素的譜圖數(shù)據(jù)幾乎一致,EIMS碎片離子峰完全一致,因此推測該化合物為比卡菌素。

化合物2:淡黃色蠟狀物,EIMS顯示化合物分子離子峰為356,結(jié)合核磁數(shù)據(jù),可得化合物的分子式為C19H16O7。13C NMR和DEPT顯示兩個(gè)對位取代的苯環(huán),一個(gè)連氧叔碳,一個(gè)甲酸甲酯基,一個(gè)亞甲基,一個(gè)羧碳和一個(gè)雙鍵。參照文獻(xiàn)[11]可確定化合物的結(jié)構(gòu)為butyrolactoneⅡ。該化合物是個(gè)木酯素類化合物,曾多次作為天然產(chǎn)物在多種真菌中被分離得到過。

化合物3:LCMS顯示245[M+1]+,結(jié)合1H和13CNMR,由此推定分子式為C14H16N2O2,不飽和度為8。13C NMR和DEPT顯示分子中含有14個(gè)C,即4個(gè)sp3的-CH2,2個(gè)sp3的CH,5個(gè)sp2的CH,1個(gè)sp2的季C,2個(gè)-C=O。氫譜δ4.62(1H,brs)的一個(gè)活潑氫信號(hào)以及碳譜δ170.3和δ165.1處的兩個(gè)酰胺碳信號(hào),初步確定化合物3可能為環(huán)二肽化合物。δ7.24(5H,m)有一個(gè)單取代苯環(huán),分子中沒有甲基氫信號(hào)。一個(gè)苯環(huán)和一個(gè)環(huán)二肽的不飽和度為7,那么分子中另有一個(gè)環(huán)(不可能為一個(gè)雙鍵)。參照文獻(xiàn)[12]可確定化合物3為環(huán)(苯丙-脯)二肽。

化合物4:白色針狀晶體,溶解性能很差,TLC碘熏顯白點(diǎn),拖尾。FABMS給出295[M+H]+,結(jié)合氫譜提示分子式為C18H18N2O2,不飽和度為11。IR譜提示存在活潑氫信號(hào)[ν3 190(brs)/cm]和羰基信號(hào)(ν1 662/cm)。氫譜共給出9個(gè)質(zhì)子信號(hào),說明化合物是對稱的。從氫譜[δ7.31(t,7.5Hz,2H),7.23(t,7.5Hz,1H),7.11(d,7.5Hz,2H)]看出化合物存在一個(gè)單取代苯環(huán),δ4.05(m,1H)是連雜原子的飽和次甲基質(zhì)子信號(hào),δ2.23(dd,13.5,7.5Hz,1H)和2.92(dd,13.5,4.5Hz,1H)是芐亞甲基質(zhì)子的特征,δ7.04(brs,1H)是活潑NH信號(hào),據(jù)此推出該化合物為環(huán)(苯丙-苯丙)二肽。進(jìn)一步與文獻(xiàn)[13]對比得到確證。

化合物5:白色粉末,IR(KBr)vmax3 210、1 666/cm提示結(jié)構(gòu)中含有酰胺鍵,3 030、1 600、1 450為芳環(huán)特征吸收峰,756、702提示取代類型為苯環(huán)單取代。EIMS給出分子離子峰為246。1HNMR(300MHz,DMSO-d6)譜中顯示,高場區(qū)有裂分為d峰的2個(gè)甲基氫信號(hào),推斷結(jié)構(gòu)中含有異丙基,在低場區(qū)δ7.22(5H,m)的1組氫信號(hào)提示結(jié)構(gòu)中也含有單取代苯環(huán),根據(jù)核磁數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[14]比對,鑒定化合物5為環(huán)(苯丙-纈)二肽。

化合物6:白色粉末,茚三酮顯陰性,IR(KBr)3 300,1 650/cm提示結(jié)構(gòu)中含有酰胺鍵,EIMS給出分子離子峰為260,結(jié)合1DNMR分析可以推出分子式為C15H20N2O2,比化合物5多一個(gè)CH2。1HNMR圖譜中顯示,高場區(qū)有裂分為d峰的2個(gè)甲基氫信號(hào),推斷結(jié)構(gòu)中含有異丙基,在低場區(qū)δ7.22(5H,m)的1組氫信號(hào)提示結(jié)構(gòu)中也含有單取代苯環(huán),根據(jù)化合物6的1HNMR和13CNMR及其與文獻(xiàn)[15]對照確定化合物6為環(huán)(苯丙-亮)二肽。

3小結(jié)與討論

本試驗(yàn)對南海紅樹林內(nèi)生真菌ZH-7代謝產(chǎn)物進(jìn)行研究,從培養(yǎng)液中分離得到6個(gè)化合物:比卡菌素(1),butyrolactoneⅡ(2),環(huán)(苯丙-脯)二肽(3),環(huán)(苯丙-苯丙)二肽(4),環(huán)(苯丙-纈)二肽(5),環(huán)(苯丙-亮)二肽(6)。初步藥理活性顯示化合物1對口腔癌細(xì)胞KB,KBv200抗腫瘤活性的IC50值分別為10.0和14.5 μg/mL。

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