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南海紅樹林內生真菌ZH-7代謝產物研究

2014-08-08 10:52楊建香邱聲祥佘志剛林永成
湖北農業科學 2014年9期
關鍵詞:內生真菌紅樹林

楊建香+邱聲祥+佘志剛+林永成+++

摘要:采用反復硅膠柱色譜法、Sephadex LH-20凝膠色譜法等分離純化南海紅樹林內生真菌ZH-7的代謝產物,并通過理化常數測定和光譜分析鑒定其化學結構。結果表明,從南海紅樹林內生真菌ZH-7的培養液中分離得到6個代謝產物。經波譜解析,分別為:比卡菌素(1)、butyrolactone Ⅱ(2)、環(苯丙-脯)二肽(3)、環(苯丙-苯丙)二肽(4)、環(苯丙-纈)二肽(5)、環(苯丙-亮)二肽(6)。初步藥理活性顯示化合物1對口腔癌細胞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生真菌ZH-7中分離得到。

關鍵詞:紅樹林;內生真菌;代謝產物

中圖分類號:O629文獻標識碼:A文章編號: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,國內外開發天然藥物的重點一直集中在陸生生物資源,現有的天然藥物大多數也都來自陸生生物。然而,在對陸生生物資源的長期研究開發過程中發現,從陸生生物次生代謝產物中發現新藥或先導化合物的難度越來越大,抗性問題也日益嚴重,新藥的開發面臨著嚴峻挑戰[1]。因此,自上世紀60年代以來,人們開始將注意力投向尚未開發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、高鹽的特殊環境中,以其獨特的代謝方式,提供了在陸地生物中沒有的代謝產物。對海洋共生和附生微生物的研究是一個發現結構新穎、具有獨特生理活性的化合物的重要途徑。在目前許多深海遠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——陸地海洋過渡生態系統紅樹林,而根據Bugni等[2]和Sadaba等[3]的研究發現絕大多數海洋真菌都與紅樹林有著緊密的聯系。紅樹林內生真菌是一種新的天然產物資源,而且其化學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型雙聚焦質譜儀,Thermo DSQ型電子轟擊電離質譜儀,Thermo MAT95XP型高分辨質譜儀,X-4型數字顯示顯微熔點測定儀(北京泰克儀器有限公司)。所用試劑均為廣州化學試劑廠生產,化學純,溶劑經重蒸后使用;柱層析硅膠為青島海洋化工廠生產的200~300目硅膠,硅膠H,薄層硅膠GF254。

1.2菌種培養

紅樹林內生真菌ZH-7采自中國廣東省珠海市,經鑒定為擬莖點霉菌(Phomopsis sp.),保存于中山大學化學與化學工程學院。發酵培養基為葡萄糖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三角瓶內裝培養基250 mL,1.25×105 Pa 滅菌30 min后接種120 mL,在25 ℃靜置培養35 d。分別收集發酵液和菌體。

1.3提取與分離

120 mL發酵物過濾得菌體和發酵液,發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)進行柱層析,以石油醚/乙酸乙酯/甲醇進行梯度加壓洗脫。收集各組分再經反復柱層析,制備薄層層析,重結晶等進行純化。從培養液粗提物(約30 g)中分離得到比卡菌素(1)(12 mg)、butyrolactone Ⅱ(2)(13 mg)、環(苯丙-脯)二肽(3)(10 mg)、環(苯丙-苯丙)二肽(4)(8 mg)、環(苯丙-纈)二肽(5)(10 mg)、環(苯丙-亮)二肽(6)(10 mg)。

1.4細胞毒活性實驗

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化合物的試驗數據

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: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: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: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: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結果與分析

化合物1~6的結構圖如圖1所示。

化合物1:紅色粉末。1HNMR譜圖比較簡單,有兩個螯合羥基12.76 mg/L(s,1H),13.29 mg/L(s,1H),兩個間位耦合芳香質子6.91 mg/L(d,2.4Hz,1H),6.79 mg/L(d,2.4Hz,1H)和一個孤立芳香質子6.34 mg/L(s,1H)以及3個甲基3.9 mg/L(s,3H),3.94 mg/L(s,3H),2.87 mg/L(s,3H)。13C NMR顯示有20個碳。EIMS顯示分子離子峰為382,結合1DNMR分析可推出該化合物的分子式為C20H14O8,參照文獻[10]可發現同已知化合物比卡菌素的譜圖數據幾乎一致,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,結合核磁數據,可得化合物的分子式為C19H16O7。13C NMR和DEPT顯示兩個對位取代的苯環,一個連氧叔碳,一個甲酸甲酯基,一個亞甲基,一個羧碳和一個雙鍵。參照文獻[11]可確定化合物的結構為butyrolactoneⅡ。該化合物是個木酯素類化合物,曾多次作為天然產物在多種真菌中被分離得到過。

化合物3:LCMS顯示245[M+1]+,結合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C,即4個sp3的-CH2,2個sp3的CH,5個sp2的CH,1個sp2的季C,2個-C=O。氫譜δ4.62(1H,brs)的一個活潑氫信號以及碳譜δ170.3和δ165.1處的兩個酰胺碳信號,初步確定化合物3可能為環二肽化合物。δ7.24(5H,m)有一個單取代苯環,分子中沒有甲基氫信號。一個苯環和一個環二肽的不飽和度為7,那么分子中另有一個環(不可能為一個雙鍵)。參照文獻[12]可確定化合物3為環(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,拖尾。FABMS給出295[M+H]+,結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[ν3 190(brs)/cm]和羰基信號(ν1 662/cm)。氫譜共給出9個質子信號,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單取代苯環,δ4.05(m,1H)是連雜原子的飽和次甲基質子信號,δ2.23(dd,13.5,7.5Hz,1H)和2.92(dd,13.5,4.5Hz,1H)是芐亞甲基質子的特征,δ7.04(brs,1H)是活潑NH信號,據此推出該化合物為環(苯丙-苯丙)二肽。進一步與文獻[13]對比得到確證。

化合物5:白色粉末,IR(KBr)vmax3 210、1 666/cm提示結構中含有酰胺鍵,3 030、1 600、1 450為芳環特征吸收峰,756、702提示取代類型為苯環單取代。EIMS給出分子離子峰為246。1HNMR(300MHz,DMSO-d6)譜中顯示,高場區有裂分為d峰的2個甲基氫信號,推斷結構中含有異丙基,在低場區δ7.22(5H,m)的1組氫信號提示結構中也含有單取代苯環,根據核磁數據與文獻[14]比對,鑒定化合物5為環(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提示結構中含有酰胺鍵,EIMS給出分子離子峰為260,結合1DNMR分析可以推出分子式為C15H20N2O2,比化合物5多一個CH2。1HNMR圖譜中顯示,高場區有裂分為d峰的2個甲基氫信號,推斷結構中含有異丙基,在低場區δ7.22(5H,m)的1組氫信號提示結構中也含有單取代苯環,根據化合物6的1HNMR和13CNMR及其與文獻[15]對照確定化合物6為環(苯丙-亮)二肽。

3小結與討論

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

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