南海红树林内生真菌ZH-7代谢产物研究

2014-08-08 10:52杨建香邱声祥佘志刚林永成
湖北农业科学 2014年9期
关键词:内生真菌红树林

杨建香+邱声祥+佘志刚+林永成+++

摘要:采用反复硅胶柱色谱法、Sephadex LH-20凝胶色谱法等分离纯化南海红树林内生真菌ZH-7的代谢产物,并通过理化常数测定和光谱分析鉴定其化学结构。结果表明,从南海红树林内生真菌ZH-7的培养液中分离得到6个代谢产物。经波谱解析,分别为:比卡菌素(1)、butyrolactone Ⅱ(2)、环(苯丙-脯)二肽(3)、环(苯丙-苯丙)二肽(4)、环(苯丙-缬)二肽(5)、环(苯丙-亮)二肽(6)。初步药理活性显示化合物1对口腔癌细胞KB,KBv200的抗肿瘤活性的IC50值分别为10.0和14.5 μg/mL。通过鉴定,所有化合物均首次从南海红树林内生真菌ZH-7中分离得到。

关键词:红树林;内生真菌;代谢产物

中图分类号:O629文献标识码:A文章编号: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

长期以来,国内外开发天然药物的重点一直集中在陆生生物资源,现有的天然药物大多数也都来自陆生生物。然而,在对陆生生物资源的长期研究开发过程中发现,从陆生生物次生代谢产物中发现新药或先导化合物的难度越来越大,抗性问题也日益严重,新药的开发面临着严峻挑战[1]。因此,自上世纪60年代以来,人们开始将注意力投向尚未开发的巨大天然资源宝库——海洋微生物。海洋微生物生活在低温、缺氧、高压、高盐的特殊环境中,以其独特的代谢方式,提供了在陆地生物中没有的代谢产物。对海洋共生和附生微生物的研究是一个发现结构新颖、具有独特生理活性的化合物的重要途径。在目前许多深海远海海洋真菌都需要相对苛刻的条件,人们把目光投向了第二大海洋真菌的天堂——陆地海洋过渡生态系统红树林,而根据Bugni等[2]和Sadaba等[3]的研究发现绝大多数海洋真菌都与红树林有着紧密的联系。红树林内生真菌是一种新的天然产物资源,而且其化学成分也具有广泛的药理活性。如抗肿瘤及抗氧化活性[4,5],抑制乙酰胆碱酯酶活性等[6-8]。

1材料与方法

1.1仪器和试剂

INOVA-500NB型超导核磁共振谱仪和INOVA-300NB型核磁共振仪(美国Varian公司),VG ZAB-HS型双聚焦质谱仪,Thermo DSQ型电子轰击电离质谱仪,Thermo MAT95XP型高分辨质谱仪,X-4型数字显示显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司)。所用试剂均为广州化学试剂厂生产,化学纯,溶剂经重蒸后使用;柱层析硅胶为青岛海洋化工厂生产的200~300目硅胶,硅胶H,薄层硅胶GF254。

1.2菌种培养

红树林内生真菌ZH-7采自中国广东省珠海市,经鉴定为拟茎点霉菌(Phomopsis sp.),保存于中山大学化学与化学工程学院。发酵培养基为葡萄糖10 g/L,蛋白胨2 g/L,酵母膏1 g/L,粗海盐2 g/L,pH 7.0。500 mL三角瓶内装培养基250 mL,1.25×105 Pa 灭菌30 min后接种120 mL,在25 ℃静置培养35 d。分别收集发酵液和菌体。

1.3提取与分离

120 mL发酵物过滤得菌体和发酵液,发酵液浓缩后用乙酸乙酯充分萃取,菌体用甲醇多次浸泡。提取浓缩物分别以体积比1∶2拌硅胶(200~300目)进行柱层析,以石油醚/乙酸乙酯/甲醇进行梯度加压洗脱。收集各组分再经反复柱层析,制备薄层层析,重结晶等进行纯化。从培养液粗提物(约30 g)中分离得到比卡菌素(1)(12 mg)、butyrolactone Ⅱ(2)(13 mg)、环(苯丙-脯)二肽(3)(10 mg)、环(苯丙-苯丙)二肽(4)(8 mg)、环(苯丙-缬)二肽(5)(10 mg)、环(苯丙-亮)二肽(6)(10 mg)。

1.4细胞毒活性实验

采用MTT法[9]测定了化合物1对人体口腔癌KB,KBv200的抗肿瘤活性。

1.5化合物的试验数据

化合物1:红色粉末。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:淡黄色蜡状物。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:白色固体,熔点: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:白色针晶,熔点: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;熔点: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,熔点: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结果与分析

化合物1~6的结构图如图1所示。

化合物1:红色粉末。1HNMR谱图比较简单,有两个螯合羟基12.76 mg/L(s,1H),13.29 mg/L(s,1H),两个间位耦合芳香质子6.91 mg/L(d,2.4Hz,1H),6.79 mg/L(d,2.4Hz,1H)和一个孤立芳香质子6.34 mg/L(s,1H)以及3个甲基3.9 mg/L(s,3H),3.94 mg/L(s,3H),2.87 mg/L(s,3H)。13C NMR显示有20个碳。EIMS显示分子离子峰为382,结合1DNMR分析可推出该化合物的分子式为C20H14O8,参照文献[10]可发现同已知化合物比卡菌素的谱图数据几乎一致,EIMS碎片离子峰完全一致,因此推测该化合物为比卡菌素。

化合物2:淡黄色蜡状物,EIMS显示化合物分子离子峰为356,结合核磁数据,可得化合物的分子式为C19H16O7。13C NMR和DEPT显示两个对位取代的苯环,一个连氧叔碳,一个甲酸甲酯基,一个亚甲基,一个羧碳和一个双键。参照文献[11]可确定化合物的结构为butyrolactoneⅡ。该化合物是个木酯素类化合物,曾多次作为天然产物在多种真菌中被分离得到过。

化合物3:LCMS显示245[M+1]+,结合1H和13CNMR,由此推定分子式为C14H16N2O2,不饱和度为8。13C NMR和DEPT显示分子中含有14个C,即4个sp3的-CH2,2个sp3的CH,5个sp2的CH,1个sp2的季C,2个-C=O。氢谱δ4.62(1H,brs)的一个活泼氢信号以及碳谱δ170.3和δ165.1处的两个酰胺碳信号,初步确定化合物3可能为环二肽化合物。δ7.24(5H,m)有一个单取代苯环,分子中没有甲基氢信号。一个苯环和一个环二肽的不饱和度为7,那么分子中另有一个环(不可能为一个双键)。参照文献[12]可确定化合物3为环(苯丙-脯)二肽。

化合物4:白色针状晶体,溶解性能很差,TLC碘熏显白点,拖尾。FABMS给出295[M+H]+,结合氢谱提示分子式为C18H18N2O2,不饱和度为11。IR谱提示存在活泼氢信号[ν3 190(brs)/cm]和羰基信号(ν1 662/cm)。氢谱共给出9个质子信号,说明化合物是对称的。从氢谱[δ7.31(t,7.5Hz,2H),7.23(t,7.5Hz,1H),7.11(d,7.5Hz,2H)]看出化合物存在一个单取代苯环,δ4.05(m,1H)是连杂原子的饱和次甲基质子信号,δ2.23(dd,13.5,7.5Hz,1H)和2.92(dd,13.5,4.5Hz,1H)是苄亚甲基质子的特征,δ7.04(brs,1H)是活泼NH信号,据此推出该化合物为环(苯丙-苯丙)二肽。进一步与文献[13]对比得到确证。

化合物5:白色粉末,IR(KBr)vmax3 210、1 666/cm提示结构中含有酰胺键,3 030、1 600、1 450为芳环特征吸收峰,756、702提示取代类型为苯环单取代。EIMS给出分子离子峰为246。1HNMR(300MHz,DMSO-d6)谱中显示,高场区有裂分为d峰的2个甲基氢信号,推断结构中含有异丙基,在低场区δ7.22(5H,m)的1组氢信号提示结构中也含有单取代苯环,根据核磁数据与文献[14]比对,鉴定化合物5为环(苯丙-缬)二肽。

化合物6:白色粉末,茚三酮显阴性,IR(KBr)3 300,1 650/cm提示结构中含有酰胺键,EIMS给出分子离子峰为260,结合1DNMR分析可以推出分子式为C15H20N2O2,比化合物5多一个CH2。1HNMR图谱中显示,高场区有裂分为d峰的2个甲基氢信号,推断结构中含有异丙基,在低场区δ7.22(5H,m)的1组氢信号提示结构中也含有单取代苯环,根据化合物6的1HNMR和13CNMR及其与文献[15]对照确定化合物6为环(苯丙-亮)二肽。

3小结与讨论

本试验对南海红树林内生真菌ZH-7代谢产物进行研究,从培养液中分离得到6个化合物:比卡菌素(1),butyrolactoneⅡ(2),环(苯丙-脯)二肽(3),环(苯丙-苯丙)二肽(4),环(苯丙-缬)二肽(5),环(苯丙-亮)二肽(6)。初步药理活性显示化合物1对口腔癌细胞KB,KBv200抗肿瘤活性的IC50值分别为10.0和14.5 μg/mL。

参考文献:

[1] 李越中,陈琦.海洋微生物资源及其产生生物活性次生生物代谢产物的研究[J].生物工程进展,2000,20(1):28-31.

[2] BUGNI TS, IRELAND C M. Marine-derived fungi:a chemically and biologically diverse group of microorganisms[J].Nat Prod Rep,2004,21:143-163.

[3] SADABA R B, VRIJMOED L L,JONES E B, et al. Observations on vertical distribution of fungi associated with standing senescent acanthus ilicifolius stems at Mai Po Mangrove, Hong Kong[J].Hydrobiologia,1995,295:119-126.

[4] SARMA V V,HYDE K D,VI TTAL B P R. Frequency of occurrence of mang rove fungi from the east coast of India[J].Hydrobiologia,2001,455:41-53.

[5] ANANDA K, SRI DHAR K R. Diversity of endophytic fungi in the roots of mangrove species on the west coast of India[J].Can JM Icrobio,2002,48(10):871-878.

[6] 郑忠辉,缪莉,黄耀坚,等.红树林内生真菌的抗肿瘤活性[J].厦门大学学报(自然科学版),2003,42(4):513-516.

[7] 吴雄宇,李曼玲,胡谷平,等.南海红树林内生真菌2508代谢物研究[J].中山大学学报(自然科学版),2002,41(3):34-36.

[8] 罗景慧,杨迎暴,林永成,等.中国南海海岸红树真菌X ylaria sp. 代谢产物在体外对乙酰胆碱酯酶活性的影响[J].中药材,2004,27(4):261-264.

[9] MOSMANN T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival application to proliferation and cytotoxicity assays[J]. Journal of Immunological Methods,1983,65(1-2):55-63.

[10] ZHAN J X; BURNS A M,LIU M P, et al.Search for cell motility and angiogenesis inhibitors with potential anticancer activity: Beauvericin and other constituents of two endophytic strains of Fusarium oxysporum[J],Nat Prod,2007,70(2):227-232.

[11] JUSTUSK,HERRMANN R,KLAMANN J D,et al. Retipolides-unusual spiromacrolactones from the mushrooms Retiboletus retipes and R. ornatipes[J]. Eur J Org Chem,2007,33,5560-5572.

[12] DANIELA H, SABINE L, ANGELIKA B, et al. Diastereoselective alkylation of a proline-derived bicyclic lactim ether[J]. Helvetica Chimica Acta,2006,89(9):1894-1909.

[13] ABELL C, GARSON M J, LEEPER F J,et al. Biosynthsis of the fungal metabolites alternariol, mellein, rubrofusarin, and 6-methylsalcylic acid from CD3CO2H[J]. J Chem Soc,1982(17):1011-1013.

[14] 刘海滨,高昊,王乃利,等.红树林真菌草酸青霉(092007)的环二肽类成分[J].沈阳药科大学学报,2007,24(8):474-478.

[15] 汪有初,周俊,谭宁华,等.五味子的环二肽及其合成[J].药学学报,1999,34(1):19-22.

参考文献:

[1] 李越中,陈琦.海洋微生物资源及其产生生物活性次生生物代谢产物的研究[J].生物工程进展,2000,20(1):28-31.

[2] BUGNI TS, IRELAND C M. Marine-derived fungi:a chemically and biologically diverse group of microorganisms[J].Nat Prod Rep,2004,21:143-163.

[3] SADABA R B, VRIJMOED L L,JONES E B, et al. Observations on vertical distribution of fungi associated with standing senescent acanthus ilicifolius stems at Mai Po Mangrove, Hong Kong[J].Hydrobiologia,1995,295:119-126.

[4] SARMA V V,HYDE K D,VI TTAL B P R. Frequency of occurrence of mang rove fungi from the east coast of India[J].Hydrobiologia,2001,455:41-53.

[5] ANANDA K, SRI DHAR K R. Diversity of endophytic fungi in the roots of mangrove species on the west coast of India[J].Can JM Icrobio,2002,48(10):871-878.

[6] 郑忠辉,缪莉,黄耀坚,等.红树林内生真菌的抗肿瘤活性[J].厦门大学学报(自然科学版),2003,42(4):513-516.

[7] 吴雄宇,李曼玲,胡谷平,等.南海红树林内生真菌2508代谢物研究[J].中山大学学报(自然科学版),2002,41(3):34-36.

[8] 罗景慧,杨迎暴,林永成,等.中国南海海岸红树真菌X ylaria sp. 代谢产物在体外对乙酰胆碱酯酶活性的影响[J].中药材,2004,27(4):261-264.

[9] MOSMANN T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival application to proliferation and cytotoxicity assays[J]. Journal of Immunological Methods,1983,65(1-2):55-63.

[10] ZHAN J X; BURNS A M,LIU M P, et al.Search for cell motility and angiogenesis inhibitors with potential anticancer activity: Beauvericin and other constituents of two endophytic strains of Fusarium oxysporum[J],Nat Prod,2007,70(2):227-232.

[11] JUSTUSK,HERRMANN R,KLAMANN J D,et al. Retipolides-unusual spiromacrolactones from the mushrooms Retiboletus retipes and R. ornatipes[J]. Eur J Org Chem,2007,33,5560-5572.

[12] DANIELA H, SABINE L, ANGELIKA B, et al. Diastereoselective alkylation of a proline-derived bicyclic lactim ether[J]. Helvetica Chimica Acta,2006,89(9):1894-1909.

[13] ABELL C, GARSON M J, LEEPER F J,et al. Biosynthsis of the fungal metabolites alternariol, mellein, rubrofusarin, and 6-methylsalcylic acid from CD3CO2H[J]. J Chem Soc,1982(17):1011-1013.

[14] 刘海滨,高昊,王乃利,等.红树林真菌草酸青霉(092007)的环二肽类成分[J].沈阳药科大学学报,2007,24(8):474-478.

[15] 汪有初,周俊,谭宁华,等.五味子的环二肽及其合成[J].药学学报,1999,34(1):19-22.

参考文献:

[1] 李越中,陈琦.海洋微生物资源及其产生生物活性次生生物代谢产物的研究[J].生物工程进展,2000,20(1):28-31.

[2] BUGNI TS, IRELAND C M. Marine-derived fungi:a chemically and biologically diverse group of microorganisms[J].Nat Prod Rep,2004,21:143-163.

[3] SADABA R B, VRIJMOED L L,JONES E B, et al. Observations on vertical distribution of fungi associated with standing senescent acanthus ilicifolius stems at Mai Po Mangrove, Hong Kong[J].Hydrobiologia,1995,295:119-126.

[4] SARMA V V,HYDE K D,VI TTAL B P R. Frequency of occurrence of mang rove fungi from the east coast of India[J].Hydrobiologia,2001,455:41-53.

[5] ANANDA K, SRI DHAR K R. Diversity of endophytic fungi in the roots of mangrove species on the west coast of India[J].Can JM Icrobio,2002,48(10):871-878.

[6] 郑忠辉,缪莉,黄耀坚,等.红树林内生真菌的抗肿瘤活性[J].厦门大学学报(自然科学版),2003,42(4):513-516.

[7] 吴雄宇,李曼玲,胡谷平,等.南海红树林内生真菌2508代谢物研究[J].中山大学学报(自然科学版),2002,41(3):34-36.

[8] 罗景慧,杨迎暴,林永成,等.中国南海海岸红树真菌X ylaria sp. 代谢产物在体外对乙酰胆碱酯酶活性的影响[J].中药材,2004,27(4):261-264.

[9] MOSMANN T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival application to proliferation and cytotoxicity assays[J]. Journal of Immunological Methods,1983,65(1-2):55-63.

[10] ZHAN J X; BURNS A M,LIU M P, et al.Search for cell motility and angiogenesis inhibitors with potential anticancer activity: Beauvericin and other constituents of two endophytic strains of Fusarium oxysporum[J],Nat Prod,2007,70(2):227-232.

[11] JUSTUSK,HERRMANN R,KLAMANN J D,et al. Retipolides-unusual spiromacrolactones from the mushrooms Retiboletus retipes and R. ornatipes[J]. Eur J Org Chem,2007,33,5560-5572.

[12] DANIELA H, SABINE L, ANGELIKA B, et al. Diastereoselective alkylation of a proline-derived bicyclic lactim ether[J]. Helvetica Chimica Acta,2006,89(9):1894-1909.

[13] ABELL C, GARSON M J, LEEPER F J,et al. Biosynthsis of the fungal metabolites alternariol, mellein, rubrofusarin, and 6-methylsalcylic acid from CD3CO2H[J]. J Chem Soc,1982(17):1011-1013.

[14] 刘海滨,高昊,王乃利,等.红树林真菌草酸青霉(092007)的环二肽类成分[J].沈阳药科大学学报,2007,24(8):474-478.

[15] 汪有初,周俊,谭宁华,等.五味子的环二肽及其合成[J].药学学报,1999,34(1):19-22.

猜你喜欢
内生真菌红树林
藏着宝藏的红树林
红树林为何能在海水中生长
神奇的红树林
走过红树林