石蒜内生菌简青霉次生代谢产物及其生物活性研究

Cancer is a malignant disease that seriously endangers human life and health, and the morbidity and mortality of cancer are increasing year by year. More and more investigations have shown that the mutation of isocitrate dehydrogenase (IDH1) is closely related to the occurrence and development of tumors. Therefore, IDH1 mutant protein inhibitor is one of the hotspots in anti-tumor research at present. The screening of a number of Lycoris radiata-associated fungi extracts indicated that Penicillium simplicissimum could inhibit IDH1 mutant protein in vitro. In addition, the chemical study of the extract of P. simplicissimum led to the isolation of a series of quinolinone alkaloids, among which compound 2 can selectively inhibit IDH1 mutant protein and has strong inhibitory activity on U87 cells with IDH1 mutation transfection. In order to discover bioactive quinolinone alkaloids, a systematic research of P. simplicissimum uncovered by OSMAC method, molecular docking and in vitro test will be performed in this project. Finally, the mechanism action of bioactive molecular targeted IDH1 mutant protein will be elucidated. Above all, this project will greatly promote the discovery of IDH1 mutant protein inhibitors of small molecule.

癌症是严重危害人类生命健康的恶性疾病，其发病率和死亡率逐年升高。越来越多的研究表明异柠檬酸脱氢酶（IDH1）基因突变与肿瘤的发生发展密切相关。因此，IDH1突变蛋白抑制剂是目前抗肿瘤研究的热点之一。通过对多株石蒜内生真菌提取物的活性测试，申请人发现简青霉次级代谢产物具有良好的IDH1突变蛋白抑制活性。目前，申请人已从简青霉中分离得到了一系列quinolinone类生物碱，其中化合物2能选择性地抑制IDH1突变蛋白，并对IDH1突变转染的U87细胞有较强的抑制活性。因此，本项目拟通过OSMAC策略筛选优化后的发酵条件，充分挖掘简青霉中的quinolinone类生物碱，并运用计算机模拟分子对接和体外活性实验寻找具有IDH1突变蛋白抑制活性的化合物。对活性显著的化合物采用细胞生物学、分子药理学和分子生物学方法探索其抗肿瘤作用机制。该项目的顺利实施对开发小分子IDH1突变蛋白抑制剂具有重要意义。

内生真菌在长期与宿主植物互利共生的过程中会形成独特的代谢体系，从而产生结构新颖、活性优良的化学分子，是药物先导化合物的重要来源。本项目利用OSMAC策略，对简青霉次生代谢产物进行深入挖掘，得到了110个单体化合物，其中新化合物38个。主要分为喹诺酮类生物碱、二酮哌嗪类生物碱和倍半萜等。其中包括7个首次在天然产物中发现的喹诺酮生物碱与柠檬烯的聚合体；3个首次发现的具有6/6/6/6四环骨架的喹诺酮生物碱；1个首次发现的呋喃环与苯环骈合的喹诺酮生物碱；4个首次发现的吲哚C-2位连接一个C4单元的吲哚二酮哌嗪生物碱。显示部分喹诺酮生物碱能较显著抑制LPS诱导的NO的分泌水平，IC50值低至1.20 μM。此外，还对其他四株真菌次生代谢产物及其生物活性进行了研究，发现了结构新颖的细胞松弛素、色原酮、生物碱及倍半萜等分子，包括1个首次发现的具有thiazolo[5,4-b]pyridine骨架的天然产物，部分化合物具有较强的抗菌活性。本项目的顺利实施极大地丰富了微生物天然产物结构类型，为新型抗炎和抗菌药物的研发提供了新的化学分子，对药用植物内生真菌的深入研究及开发具有重要意义。