六种南海海洋真菌次级代谢产物研究

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近年海洋微生物及其代谢产物的研究仍在迅猛发展,大量结构奇特和新颖的化合物不断被发现,这显示了从海洋微生物中寻找药理活性物质的光辉前景。 本文利用现代生物发酵技术对六株南海海洋真菌(#ZSU-H36、#B60、#B77、#DZ39、#ZZF32、#386)进行了人工发酵培养,从其代谢产物中分离鉴定了65个化合物,其中有8个是未见报道的新化合物,有6个为首次从自然界中分离得到,有15个为首次从海洋真菌中分离得到。对部分化合物进行了初步的药理活性测试,发现部分化合物具有很强的抗菌和抗肿瘤活性。对来自南海真菌386的生物碱类代谢产物Penicillazine进行了结构修饰,得到了八个新的半合成衍生物,对它们进行了α-葡萄糖苷酶(a-glucosidase)以及人DNA拓扑异构酶I(HumanDNA topoisomerase I)活性测试,有些衍生物具有很好的活性,并探讨了这些化合物的构效关系。我们还初步研究了微量金属离子对海洋真菌#B77生长代谢情况的影响。结果发现znz+在一定浓度范围内可以明显促进海洋真菌B77的生长与代谢,而其它八种金属离子(Ce<6+>,Fe<3+>,Cu<2+>,Mn<2+>,Li<+>,pd<2+>,Ni<2+>,Ce<4+>)均对它的生长有抑制作用。我们还以两种萘醌(4-3)和(4-6)为量化标准,得出真菌B77的最优化培养条件以及最佳发酵培养时间。 论文第1章论述了海洋微生物代谢产物的研究背景和现状,简要综述了海洋微生物中的四类活性物质,包括醌类,卤代化合物,大环内酯以及肽类化合物。 论文第2章总结了对海洋真菌ZSU-H36的代谢产物的研究结果,从该菌中共分离鉴定了20种化合物,其中6,8-di-O-methyl versiconol(2-1)和1’,6,8,-tri-O-methyl averantin(2-3)是两个首次从天然界发现的新的葸醌类化合物。6,8-di-O-methyl versiconol(2-1)用DMSO做溶剂进行核磁测试后发现,水峰掩盖了部分信息峰,影响了氢的归属,通过在不同温度下(温度从25℃到75℃)进行核磁测试后,发现随着温度升高水峰向右移,所有被掩盖的峰都显示出来了。从生源关系上看, 6,8-di.O-methyl versiconol(2-1)可能是aversin(2-2)的前体化合物。另外对四种蒽醌化合物1’,6,8,-tri-O-methyl averantin(2-3),1,-O-methylaverantin(2-4),6,8-di-O-methyl averufin(2-5),6,8-di-O-methyl averufanin(2-6)之间可能存在的生源关系也进行了探讨。化合物(2-9)是一个异黄酮类化合物,该类化合物普遍存在于高等植物中而很少从真菌中分离得到,尤其是海洋真菌。 论文第3章阐述了海洋真菌B60的代谢产物,从该菌中共分离鉴定了18种化合物,三个是含有硝基苯类化合物,其中B60-1(3-1)是一个含有葡萄糖基的新化合物,它对α-葡萄糖苷酶具有弱的抑制活性,其IC<50>为160-3μM。其它两个含有硝基的化合物B60-2(3-2)和B60-3(3-3)都是首次从天然界中发现。化合物B60-4(3-7)也是一个新的化合物,它是一个含有异戊烯基的苯甲酸类衍生物,初步的药理活性显示,它对.Staphyococcus aureus ATCC 27154和Escherichia coliATCC 25922以及Fusarium oxysporum的最小抑制浓度MIC分别为6.25,25和12.5μg/mL,对鼠肝癌细胞hepG2也有很好的抑制作用,其IC<,50>约为10μg/mL。令人惊奇的是我们从真菌B77的培养液中也分到了三个含有硝基的化合物B77-1(3-4),B77-2(3-5),B77-3(3-6),它们也都是首次从天然界中分离得到的。这两株真菌之间存在着怎样的遗传或是生态关系使得它们产生了这样相近的化合物,这是一个值得深入研究的问题。 论文第4章是关于海洋真菌B77的代谢产物研究情况,从该菌中共分离鉴定了16种化合物,其中化合物(4-1)是一个新的葸醌化合物,由于该化合物难以找到合适的氘代试剂溶解,因此它的结构解析主要是通过其单乙酰化衍生物(4-2)得以确认的。据我们所知,化合物(4-1)是首个在天然界中发现的α位含有乙酰基的蒽醌类化合物。我们还研究了微量金属离子对海洋真菌B77生长代谢情况的研究,添加到真菌的培养液中,结果发现Zn<2+>在浓度范围为0.0075-0.15gZn(NO<,3>)<,2>6H<,2>O/L时均可以促进海洋真菌B77的生长与代谢,而其它八种金属离子(Ce<6+>,Fe<3+>,Cu<2+>,Mn<2+>, Li<+>,pd<2+>, Ni<2+>, Ce<4+>)则表现出抑制作用。同时以两种萘醌(4-3)和(4-6)作为量化标准,得出内生真菌B77的最优化培养条件为GYT+0.015g zn(NO<,3>)<,2>·6H<,2>O/L,而最佳发酵时间为21天,这一培养条件不仅可以提高次级代谢产物的含量,而且可以使培养时间缩短两周。 论文第5章阐述了海洋真菌DZ39的代谢产物研究情况,从该菌中共分离鉴定了13种化合物,其中包括一个新的倍半萜类化合物(5-1)和六个已知的二氢异香豆素。化合物(5-1)在氘代氯仿中会逐渐转化为一对差向异构体。化合物(5-1)的差向异构体在60天,70天,80天,90天所占总样品的含量分别为17.7﹪,25.1﹪,28.5﹪,29.9﹪,随后基本保持在30﹪左右,说明两种差向异构体在该条件下达到了平衡。从海洋微生物中分离得到的倍半萜类化合物是比较罕见的。4-hydroxy-5-methoxymellein(5-6)为首次从天然界中发现的二氢异香豆素类化合物。 论文第6章是关于海洋真菌ZZF32的代谢产物的研究工作,从该菌中共分离鉴定了13种化合物,其中包括两个新的xanthone类化合物8-(methoxycarbonyl)-1-hydroxy-9-oxo-9H-xanthene-3-carboxylic acid (6-1)和dimethyl 8-methoxy-9-oxo-9H-xanthene-1,6-dicarboxylate(6-2),它们的结构都是通过广泛的波谱数据,尤其是一维和二维核磁(<1>H NMR,<13>C NMR,HMBC,HMQC)以及EIMS,HREI MS得到确认的。从生源关系上看,化合物(6.3)中的一个甲基被氧化成羧基后得到化合物(6-1)。另外3-甲基-2-乙基-4,4-二羟基苯甲醛(6-5),2,3-二甲基-4,4-二羟基苯甲醛(6-6)和4,5-二羟基-7-甲基香豆素(6-7)均为首次从海洋真菌中分离得到。 论文第7章是关于来自南海海洋真菌386的结构新颖的生物碱Penicillazine的结构修饰,药理活性测试以及构型关系等内容的研究。通过半合成得到了八种新的衍生物,命名为Penicillazines A-H。在a-glucosidase的抑制活性实验中,乙酰基是Penicillazine类衍生物的活性基团,随着乙酰基的增多,其活性逐渐升高。同时5’位的羰基对于提高活性也起到非常重要的作用。而对Human DNAtopoisomerase I的抑制活性实验中,5’位的羰基对于Penicillazine类衍生物的活性起着决定性的作用,而乙酰基却是活性提高的不利基团,随着乙酰基的增多其活性逐渐降低。这一结论与对a-glucosidase的活性得出的结论完全相反。在所有的Penicillazine衍生物中,三溴代衍生物Penicillazine C对Human DNA topoisomeraseI的抑制活性最高,其最小抑制浓度达到了8.0μM,这已经与临床使用过的阳性对照物喜树碱的活性非常相近,它的最小抑制浓度为5.0μM。毫无疑问,溴原子在这里起了非常重要的作用。
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