李 博，劉 東，季宇彬

(1.哈爾濱商業(yè)大學生命科學與環(huán)境科學研究中心，哈爾濱150076;2.國家教育部抗腫瘤天然藥物工程研究中心，哈爾濱150076;3.北京大學天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室，北京100191)

葡萄穗霉屬于腐生真菌，能代謝多種毒素，給人類的生活和健康造成很嚴重的影響.20世紀30年代，前蘇聯(lián)和東歐部分國家報道有許多匹馬食用飼料后突然死亡，后來證實為黑葡萄穗霉代謝的毒素所致[1].1940年首次發(fā)現(xiàn)了該屬真菌對人類造成的影響—人感染穗霉菌中毒癥(stachybotryotoxicosis)，癥狀包括有發(fā)炎、高燒、干咳、頭暈目眩、渾身乏力等[2].在1979年有大批的綿羊在南非共和國死亡，最后確定其原因同樣為飼料中含有葡萄穗霉產(chǎn)生的單端孢霉烯類毒素[3].基于上述事件，葡萄穗霉引起了人們廣泛關(guān)注，世界各國逐漸開展了對該屬真菌的化學成分及毒性研究，并從中發(fā)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)類型多樣、并具有顯著毒性或其他生物活性的化學物質(zhì).本文對葡萄穗霉屬真菌次級代謝產(chǎn)物的分子多樣性及生物活性進行綜述.

1 次級代謝物與活性

1.1 混源萜類化合物

如圖1所示，K－76(化合物1)是1979年Kaise等人首先從葡萄穗霉Stachybotrys complementi中將苔蘚酸倍半萜衍生物分離得到，這類化合物的結(jié)構(gòu)具有倍半萜骨架折疊成補身烷型并且醛基取代苔蘚酸苯環(huán)的1位和6位的特點，免疫抑制和蛋白酶抑制在這類化合物中具有明顯的活性[4－6].化合物1芳香環(huán)以及倍半萜環(huán)上的取代基發(fā)生氧化還原修飾則得到一系列類似的苯－補身烷型倍半萜衍生物1～5，其中化合物1通過X－RAY分析得到確定化合物的絕對構(gòu)型[4].

倍半萜衍生物化合物1～5苯環(huán)上鄰二取代較不穩(wěn)定，常常發(fā)生環(huán)化反應(yīng)，一個N或O雜原子被在反應(yīng)過程中引入，五元內(nèi)酰胺，五元內(nèi)酯或縮酮的結(jié)構(gòu)被形成.上述成雜環(huán)化反應(yīng)后的產(chǎn)物以倍半萜衍生物化合物1～46為代表.其中倍半萜衍生物化合物1～18具有免疫抑制的活性這是通過對抗補體而發(fā)揮出來的[7].而倍半萜衍生物化合物35～41在抗病毒活性中表現(xiàn)出很好的藥理活性[8－9].其中，化合物 35 的抗 H1N1 活性尤為突出.

內(nèi)酰胺環(huán)上的N氫被各種碳鏈所取代則得到一系列相應(yīng)的叔氨衍生物.酰胺氮氫被羧酸取代，得到倍半萜衍生物化合物20～21，31～33，42～46.活性研究證明倍半萜衍生物化合物20～32具有良好的內(nèi)皮素受體拮抗作用[10]，倍半萜衍生物化合物42－46是很好的酪氨酸激酶Tie家族抑制劑[11]，倍半萜衍生物化合物17～23具有良好的膽固醇酯酶抑制劑，在濃度 6×10－5～1.1×10－1mol/L可減少膽固醇吸收 50% ～60%[12]，staplabins 47 ～49 具有纖維蛋白酶原激活作用[13－14].倍半萜衍生物化合物50是由兩個擬對稱結(jié)構(gòu)組成的二聚體，具有很好的抗HIV蛋白酶活性[15－16].

抗HIV活性的測定:以化合物24為例，可以將該類化合物取10 μmol/L，進行抗HIV的活性檢測.分別用NRTIAZT，MK0518和NNRTI EFV混合11.59、17.78、13.06 h.TOA 的檢測結(jié)果顯示其可能有一定的抗HIV的活性.于是，將化合物24進行有針對性的抗HIV的活性檢測.用一個很重要的生物活性的檢測NNRTI做活性篩選，發(fā)現(xiàn)其在五個NNRTI上有很好的抗HIV的作用.EC50在0.7～2.8之間.這與K－76這個化合物活性檢測是相似的[17].

圖1 混源萜補身烷型化合物

1.2 蛋白質(zhì)類

穗霉菌蛋白酶A(sStachyrase A)是一種蛋白酶，它與糜蛋白酶類似，MW為32 000，屬絲氨酸蛋白酶類，主要作用于疏水性氨基酸殘基，可分解幾種生物活性肽和膠原以及主要的蛋白酶抑制因子[18].研究表明，穗霉菌溶血素是導致中毒動物和人肺出血的原因之一[19].穗霉菌溶血素(stachylysin):MW11 920，疏水氨基酸占整個分子質(zhì)量的40%，同時其含有二個半胱氨酸殘基，多以三聚體、五聚體形式存在，但其活性形式目前仍不清楚.按細菌命名法，該溶血素屬 β溶血素[20].Gregory等采用免疫細胞化學方法證明了毒素是由孢子擴散出去的，確定了穗霉菌溶血素在孢子內(nèi)壁及周圍濃度最高，距離越遠濃度越低[21].

1.3 倍半萜衍生物

從Stachybotrys kampalensi.中分離得到的Kampanol A －C(51 －54)[22]如圖2 所示，是一種可能的新型的抗癌劑，該類型化合物是FPTase蛋白轉(zhuǎn)移酶的專一抑制劑.

圖2 倍半萜類化合物

1.4 大環(huán)單端孢霉烯族化合物

單端孢霉烯族化合物(Trichothecenes)是一類真菌毒素，其基本結(jié)構(gòu)是倍半萜，因其12～13位環(huán)氧結(jié)構(gòu)又將其稱為12，13環(huán)氧單端孢霉烯族化合物.包括葡萄穗霉屬(Stachybotrys)，刺黑烏霉屬(Memnoniella)，鐮刀菌屬(Fusarium)，單端孢霉屬(Trichcthecium)，木霉屬(Trichodern)，漆斑菌屬(Myrothecium)等真菌能夠產(chǎn)生這類化合物.這類化合物的生物活性隨著結(jié)構(gòu)的變化而變化，從免疫抑制活性、抗真菌活性(抗生素)、抗癌活性、植物性毒素活性、細胞毒素的活性、抗白血病活性、抗病毒活性直到殺蟲活性[23].其中細胞毒性在大多數(shù)單端孢霉烯類化合物普遍存在，同時其對于原核細胞、真核細胞、腫瘤細胞均具有明顯的毒性，它們的毒性機制主要包括:抑制蛋白質(zhì)的合成(特別是真核生物)[24];抑制 DNA 的合成[25];抑制線粒體電子傳遞系統(tǒng)[26－27].12，13 － 位具有環(huán)氧結(jié)構(gòu)的該類化合物還具有其他特殊生物活性，如抗增殖作用[28]、誘導細抱凋亡作用[29]、抗瘧活動[30]、以及抗病毒作用[31].

1975年，M·Eppley和Eugene·P發(fā)現(xiàn)了該菌Stachybotrys atra分泌的高毒力物質(zhì)主要是大環(huán)單端孢霉烯，尤其是高毒力的 satratoxin H(61)[32].隨后1995年Bruce B等人從該菌中分離得到一系列的大環(huán)單端孢霉烯類化合物55～69[27]，如圖3所示.satratoxin G主要分布在孢子外質(zhì)膜和內(nèi)壁層是由Gregory等采用免疫細胞化學方法確定的，它在菌絲中含量較少，說明satratoxin G在孢子中濃度最高，是一種結(jié)構(gòu)性物質(zhì)[33].Satratoxins是水溶性的而不是結(jié)合在多糖等水溶性物質(zhì)上是由Karunasena等研究的結(jié)果所確定的.

圖3 大環(huán)單端孢霉烯族化合物

1.5 二萜類化合物

1999年，Hinkley等人從Stachybotrys atra中發(fā)現(xiàn)一系列新的二萜結(jié)構(gòu)(70－77)，如圖4所示.該類結(jié)構(gòu)中以烯醇內(nèi)酯環(huán)，3，7－二氧雙雜環(huán)為特征[34－35].目前，這類化合物的藥理活性還不是很清楚.

圖4 二萜類化合物

2 結(jié)語

綜上所述，葡萄穗霉屬真菌中存在大量結(jié)構(gòu)新穎、生物活性顯著的次級代謝產(chǎn)物，為分子生物學和天然藥物化學的有機結(jié)合提供了新的思路和方向.有潛力成為發(fā)現(xiàn)新藥先導化合物的重要微生物資源，有待于人們進一步的發(fā)掘與利用.同時也表明了，人們可以繼續(xù)豐富這株菌的次級代謝產(chǎn)物，尋找到更加新穎的骨架化合物以及具有更好生物活性的化合物.為新藥的開發(fā)提供更多的資源和價值.

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