基于海绵化学防御策略的新型环境友好型海洋防污剂的发现

海洋生物污损严重危害人类海洋活动,研发新型环境友好型防污剂迫在眉睫。申请人采用藤壶和草苔虫幼虫模型，对采自西沙群岛的21种海绵进行了活性筛选，发现海绵Acanthella cavernosa和Agelas clathrodes的总提取物具有显著的抗污损活性，并从中获得了16个含有异腈基、异硫氰酸酯和甲酰胺等特征活性官能团的kalihinol 型二萜以及4个生物碱，同时发现有多个活性馏分的抗污损活性更强。.本课题拟在此基础上，以安全防污指数为评价指标，结合DAD-HPLC-NMR特征谱学方法，快速追踪分离海绵中具有特征活性官能团的高效无毒抗污损活性成分，运用波谱学方法和X-ray单晶衍射法确定化合物的平面和立体结构。采用大肠杆菌-恶臭假单胞菌模型评价活性化合物对细菌群体效应（QS）的抑制活性，探讨其构效关系，发现1-2种高效无毒的抗污损先导化合物，为开发新型环境友好型海洋防污剂奠定基础。

申请人采用藤壶Balanus amphitrite和草苔虫Bugula neritina幼虫模型，对采自西沙群岛特殊生境的棘体海绵Acanthella cavernosa、贪婪倔海绵Dysidea avara、酥脆倔海绵Dysidea fragilis、群海绵Agelas mauritiana和群海绵Agelas sp.等5种海绵进行了抗污损活性成分研究。采用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱、ODS中压柱色谱、反相HPLC等多种色谱学手段对5种海绵的抗污损活性部位进行了追踪分离，共分离得到129个化合物，采用HRESIMS、UV、IR以及NMR等波谱学方法确定了这些化合物的结构，其中，新化合物77个，主要包括二萜、倍半萜醌、二萜生物碱、溴吡咯生物碱等多种结构类型，还包括4类12个新骨架倍半萜醌类化合物。采用X-ray单晶衍射法、CD激子手性法、量子化学计算ECD等多种方法确定了新化合物的绝对构型。并采用手性HPLC对外消旋的新溴吡咯生物碱进行了拆分。. 对这些化合物进行了系统的抗污损活性评价，发现了一系列抗污损活性显著的化合物，并对其中部分化合物进行了初步的构效关系探讨。其中，从棘体海绵A. cavernosa中获得的含有异腈基、异硫氰酸酯和甲酰胺等特殊官能团的新kalihinol 型二萜kalihinol O 抗污损活性最强，而且对藤壶金星幼虫没有毒性，该化合物的发现为开发新型环境友好型防污剂奠定了基础。. 在完成化合物抗污损活性评价的基础上，还对这些化合物进行了抗肿瘤、抗炎、抗真菌等方面生物活性的筛选。发现倍半萜醌类化合物对多种肿瘤细胞株具有很好的抗肿瘤活性；新骨架含氮倍半萜醌dysifragilons A-C 对小鼠巨噬细胞RAW 264.7释放一氧化氮具有很强的抑制活性，明显强于阳性对照药。部分溴吡咯生物碱在秀丽隐杆线虫体内对白色念珠菌具有很强的抗真菌活性。. 在该项目的资助下，共发表SCI论文12篇，其中第一作者6篇，通讯作者1篇。申请国家发明专利1项。先后有2名博士研究生和3名硕士研究生从事该项目工作，其中已经有1名博士生和2名硕士生已经分别获得博士和硕士学位。申请人在本项目的资助下，于2014年入选“上海市青年科技启明星计划(A类)”。