南极真菌物种与代谢产物多样性及药用潜力的研究

Antarctic fungi have species novelty and biodiversity, and have great potential to produce novel and divers structure of secondary metabolites. It has important research significance to get the Antarctic fungi species resources, to found their metabolites diversity, and to assess their potential medicinal value. At previous studies using systematic-guided screening method, we have been found that some of novel strains have high bioactivity and diversity structures. Some of novel metabolites have medicinal perspective. All these showed that Antarctic fungi are important resources of drug and leading compounds. On this basis, the project is planned to use the resources and technological advantages, continue to work on the diversity of the species, metabolites and activity from Antarctic fungi. Using molecular method to discover biodiversity of Antarctic fungi, isolate difference kinds of strains. Using systematic-guided method (combined microorganisms- chemical - bioactivity) to find potential strains, using OSMAC strategy to research metabolites diversity and compounds were accessed by multi-model and multi-target activity model. According to the research, new drug leading compounds would be obtained and new medicinal resources form Antarctic fungi would be explored.

南极真菌具有物种的多样性和新颖性，其产生结构新颖多样的代谢产物的潜力巨大。但与其他环境真菌研究相比，极地真菌不论在药用生物资源还是代谢产物和活性研究等多方面均存在较大的差距，研究的系统性深入性远远不足。因此，获取南极真菌物种资源，发现其次级代谢产物多样性，评估其潜在的药用价值是我们面临的重要研究课题。本项目拟在此基础上，利用已有的资源和技术优势，通过分子生态手段获取南极真菌物种多样性信息，在此指导下采用多种选择性分离方法获取南极真菌物种资源；采用微生物-化学-活性相结合的筛选方法发现目标菌株；应用OSMAC策略进行代谢产物多样性研究；对分离得到的单体化合物针对多模型、多靶点进行活性多样性研究；以期获得新型药物先导化合物，开拓极地真菌药用新资源。本项目的研究，将为南极真菌资源的合理利用和开发提供理论基础。

本项目主要开展南极真菌生物多样性及代谢产物及其生物活性多样性研究。对南极菲尔德斯半岛、威德尔海沉积物中真菌多样性的研究，研究发现南极海洋和陆地环境中真菌物种丰富，且海洋中真菌种类更加多样。在陆地环境中，共计发现12个属的真菌，其中Geomyces属的真菌为优势菌群， 11株菌可能为新种甚至新属。在海洋环境中，真菌种群数量有着较大的差别，共计发现18个属的真菌，其中Penicillium、Aspergillus属占据一定的种群优势，有8个属的真菌是首次在南极海域发现。.从南极多种环境样品中分离真菌483株，经抗肿瘤、抗菌等活性筛选，获得78株抗肿瘤活性菌株，30株抗菌活性菌株。这些菌株的分离充实了南极药用微生物资源库，为后续的研究提供了菌株资源。.在南极真菌代谢产物研究中，分离代谢产物103个，其中新化合物43个，活性化合物38个，活性类型包括抗肿瘤、抗菌、抗病毒、降脂、自由基清除等活性。研究发现了新的chrodrimanins类混源萜化合物，具有新颖的环己酮E环，这与已报导的chrodrimanins类化合物E环6元内酯环结构显著不同，显示出极地真菌代谢产物结构的新颖性。发现了6个新的吡啶酮类化合物，天然来源的该类化合物报道较少，目前仅有11个化合物报道。研究首次发现了吡啶酮生物碱类化合物具有降脂作用，为研究降脂类药物提供了新的先导结构类型。.研究发现了1个高活性吡喃酮类降脂化合物Penipyridone B，其具有显著的抑制肝癌细胞株HepG2脂质堆积的作用，而且对细胞总胆固醇（TC）和总甘油三脂（TG）也具有显著的降低作用，体外活性与阳性对照药辛伐他汀类似，具有较高的药用开发价值，可作为药物先导结构进一步深入研究。.本项目共发表论文8篇，其中SCI收录7篇；申请国家发明专利4项，其中已授权1项。上述研究成果的取得，显示了南极真菌具有物种多样性，代谢产物结构多样性和活性多样性，是重要的药用资源宝库，为创新药物的开发提供了物质基础。