5种食药用大型真菌天然产物的研究

论文摘要

天然小分子化合物种类繁多、数量巨大,不但具有化学调节、信号载体、化学防御等多种生理作用,而且是药物开发的重要资源。组合生物合成等技术可以定向合成与创造新的天然产物衍生物,但作为药物发现的工具还有待进一步发展和完善。天然产物的多样性是任何科学家无法想象的,仍然是新药研发的重要先导化合物。食药用大型真菌是产生新结构与具有活性天然小分子化合物的重要生物类群。近年来,越来越多的食药用真菌可以通过液体发酵或固体发酵方式来大量培养,而且它们发酵产物的营养价值与化学成分含量远高于天然或人工栽培的子实体或菌核。因此,研究食药用真菌发酵产生的天然小分子化合物的多样性与活性已成为天然产物化学家与真菌学家共同关注的重要领域。本文以国外引进的巴西革耳,野生分离的珊瑚菌、杨黄菌、花脸香蘑、虫草菌、羊肚菌、安络小皮伞、松乳菇、干巴菌、鳞伞和常规栽培的大杯伞、白色茶树菇、金针菇、牛舌菌、猴头菌、长根小奥德蘑、榆黄蘑、杏鲍菇等20种食药用大型真菌为材料,利用高效液相色谱、薄层层析色谱比较它们液体培养与固体培养的粗提物化学成分,并进行生物活性测定。珊瑚菌的甲醇提取物产量较高。MTT测定表明大部分食药用真菌的甲醇提取物具有不同程度的细胞毒活性,猴头菌与巴西革耳甲醇提取物的作用较强;鳞伞甲醇提取物的抗细菌和抗真菌活性较强;牛舌菌和杨黄菌的甲醇提取物具有抑制弹性蛋白酶活性的作用。选取珊瑚菌、巴西革耳、鳞伞、杨黄菌和猴头菌为菌种,对它们液体或固体发酵的化学成分进行系统的分离。利用核磁共振波谱、质谱、紫外光谱、红外光谱、旋光、园二色谱和X射线单晶衍射及各种化学反应对化合物的结构进行了鉴定。共分离鉴定了55个化合物,其中25个为新化合物。并初步研究了部分化合物的活性及作用机理。从珊瑚菌固体发酵产物中分离并鉴定了22个化合物,化合物类型涉及倍半萜、芳香类、腺苷、大环内酯和吡喃酮化合物,其中有7个新倍半萜（2个为新骨架,4个为Protoilludane型骨架）、1个新倍半萜二聚体、1个新对甲基苯戊二醇衍生物和1个新大环内酯共10个新化合物。首次用X射线单晶衍射解析了新骨架倍半萜、tsugicoline C、腺苷和苯基丁烯内酯的结构。利用高效液相色谱技术研究了珊瑚菌液体发酵主要倍半萜的生物转化,探讨了珊瑚菌倍半萜生物合成的可能途径。从巴西革耳固体发酵产物中分离并鉴定了10个化合物,包括prenylhydroquinone、聚酮、生物碱和甾醇等结构类型,其中6个为新化合物。MTT试验表明化合物YB110有较好的细胞毒活性,对HeLa细胞的IC50为38.9μM,细胞成活率与细胞周期分析表明YB110具有引起HeLa细胞凋亡的作用。从杨黄菌固体发酵产物中分离并鉴定了6个化合物:5个是脱落酸类似物的倍半萜,其中2个为新化合物;另外1个化合物为腺苷。从鳞伞液体发酵产物中分离并鉴定了7个化合物:6个为具有drimane型骨架的倍半萜,其中3个为新化合物,分离的已知化合物agrocybolacton具有抗细菌活性;另外1个是具有较强抗真菌等活性的三炔类化合物,并首次用X射线单晶衍射晶体数据解析其结构。从猴头菌液体静置发酵产物分离并鉴定了10个化合物,其中4个为新化合物。化合物类型有芳香类、吡喃酮、二萜和聚酮等。主要的化学成分为具有较强抗肿瘤活性和促进神经生长因子产生的已知化合物erinacine P。本文研究表明,通过发酵,食药用大型真菌可以产生结构类型与生物活性多样的天然产物,分离到的化合物是新药开发与生物学功能研究的重要资源。另外,不同食药用真菌的天然产物具有一定的结构类型,可作为菌种鉴别与分类的化学依据。

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本文分离及已鉴定结构的化合物

1.珊瑚菌的化合物（22）

2.巴西革耳的化合物（10）

3.杨黄菌的化合物（6）

4.鳞伞的化合物（7）

5.猴头菌的化合物（10）

第一部分前言

1.天然产物研究的意义

1.1.天然产物的功能

1.2.天然产物是药物开发的重要资源

2.大型真菌来源的活性化合物研究进展

2.1.大型真菌活性化合物

2.1.1.抗细菌化合物

2.1.2.促进神经生长因子合成

2.1.3.酶抑制剂

2.1.4.抗真菌化合物

2.1.5.细胞毒性化合物

2.1.6.抗氧化化合物

2.1.7.受体拮抗剂

2.1.8.其它生物活性化合物

2.2.大型真菌来源的新结构化合物

2.3.大型真菌粗提物活性的研究

3.本论文的研究内容与意义

第二部分材料与方法

1.材料

1.1.菌株

1.2.抗菌实验指示菌

1.3.细胞毒实验肿瘤细胞株

1.4.药品与耗材

1.5.培养基

1.6.TLC显色剂

1.7.主要仪器

2.方法

2.1.技术路线

2.2.供试菌株的ITS与28S序列鉴定

2.3.大型真菌发酵与粗提物制备

2.3.1.固体发酵与粗提物制备

2.3.2.液体发酵与粗提物制备

2.4.生物活性测定

2.4.1.抗菌试验

2.4.2.细胞毒活性与细胞凋亡检测

2.4.3.弹性蛋白酶酶抑制作用

2.5.天然产物的分离纯化

2.5.1.薄层层析

2.5.2.硅胶柱层析

2.5.3.反相硅胶柱层析

2.5.4.凝胶柱Sephadex LH-20层析

2.5.5.高效液相色谱

2.5.6.重结晶

2.6.化合物的结构鉴定

2.6.1.核磁共振

2.6.2.质谱

2.6.3.X射线单晶衍射分析

2.6.4.紫外吸收光谱及红外吸收光谱

2.6.5.旋光与园二色谱分析

2.6.6.化学反应

第三部分结果与分析

1.大型真菌的鉴定、粗提物化学成分分析与活性研究

1.1.供试大型真菌的ITS与28S序列测定

1.2.有机提取物的含量

1.3.甲醇提取物的TLC与HPLC分析

1.4.甲醇提取物的活性

1.4.1.抗菌活性

1.4.2.细胞毒活性

1.4.3.弹性蛋白酶抑制活性

1.5.小结

2.珊瑚菌化学成分的分离、结构鉴定与生物转化研究

2.1.珊瑚菌固体发酵与粗提物的制备

2.2.珊瑚菌固体发酵化学成分的分离

2.2.1.珊瑚菌固体发酵化学成分的分离（第一批）

2.2.2.珊瑚菌固体发酵化学成分的分离（第二批）

2.2.3.珊瑚菌固体发酵化学成分的分离（第三批）

2.3.珊瑚菌化合物的结构鉴定

2.3.1.倍半萜类

2.3.1.1.新骨架

2.3.1.2.Protoilludane型

2.3.1.3.Sterpurane型

2.3.1.4.Lactarane型

2.3.1.5.Tsugicoline L型

2.3.1.6.Africane型

2.3.2.YB408

2.3.3.YB323

2.3.4.YB311

2.3.5.YB403

2.3.6.YB324

2.3.7.YB4051与YB4052

2.3.8.YB310

2.4.珊瑚菌液体发酵倍半萜的生物转化研究

2.4.1.液体发酵甲醇提取物变化规律

2.4.2.倍半萜与液体发酵甲醇提取物的HPLC与TLC分析

2.5.小结

3.巴西革耳化学成分的分离、结构鉴定与活性研究

3.1.巴西革耳固体发酵与粗提物的制备

3.2.巴西革耳固体发酵化学成分的分离

3.3.巴西革耳化合物的结构鉴定

3.3.1.Prenylhydroquinone类

3.3.2.YB110

3.3.3.YB119

3.3.4.YB108

3.3.5.YB101

3.4.巴西革耳化合物的活性

3.5.YB110引起HeLa细胞凋亡的活性研究

3.6.小结

4.杨黄菌化学成分的分离与结构鉴定

4.1.杨黄菌固体发酵与粗提物的制备

4.2.杨黄菌固体发酵化学成分的分离

4.3.杨黄菌化合物的结构鉴定

4.3.1.YB7051

4.3.2.YB7061

4.3.3.YB701

4.3.4.YB7041

4.3.5.YB7042

4.3.6.YB703

4.4.小结

5.鳞伞化学成分的分离与结构鉴定

5.1.鳞伞液体发酵与粗提物的制备

5.2.鳞伞液体发酵化学成分的分离

5.3.鳞伞化合物的结构鉴定

5.3.1.YB 6015

5.3.2.Drimane型倍半萜

5.4.小结

6.猴头菌化学成分的分离、结构鉴定与活性研究

6.1.猴头菌液体发酵与粗提物的制备

6.2.猴头菌液体发酵化学成分的分离

6.3.猴头菌化合物的结构鉴定

6.3.1.YB901

6.3.2.YB908

6.3.3.YB915

6.3.4.YB909

6.3.5.YB914

6.3.6.YB902

6.3.7.YB904

6.3.8.YB906

6.3.9.YB907

6.3.10.YB912

6.4.小结

第四部分讨论与结论

1.大型真菌天然产物结构的多样性

2.大型真菌天然产物的结构特点

3.倍半萜是大型真菌天然产物的主要类型之一

4.结论与展望

参考文献

附录Ⅰ:试验菌株的ITS与28S序列

附录Ⅱ:简历

致谢

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