特殊生境植物内生真菌中新颖活性天然产物的挖掘

The secondary metabolites from microorganisms are always an indispensable source of lead compounds in drug discovery. However, due to the increasing difficulty in collecting and cultivating new microbial resources, as well as the blindness of traditional screening strategies, the microorganism-derived drugs have decreased dramatically. In recent years, endophytic fungi have aroused increasing attention because of its tremendous capability on producing diverse bioactive small molecules, and in order to continue our previous research as well as to keep in pace with the international research hotspot in the field of natural products, this project intend to focus on the endophytic fungi colonized in Isodon scoparius, I. forrestii, and Schisandra lancifolia, two Isodon species and one Schisandraceae species in special habitats. A multidisciplinary and cooperative mode will be adopted, to be specific: Firstly, OSMAC strategy in combination with molecular networking will be employed to quickly and efficiently discover “talented species”, on which systematical study will be undertaken to explore their novel secondary metabolites. Then, these molecules will undergo bioactivity screening to identify the hit compounds. Finally, structure-activity relationship analysis, structural modifications and mechanism of action research will be conducted on these hit compounds with the intention to obtain potential novel lead compounds. This project will provide new research ideas and scientific fundamental for rational exploration of the resources of the “One Family (Schisandraceae) and One Genus (Isodon)”.

微生物次生代谢产物一直以来都是新药研发中先导化合物的重要来源，然而，受制于新颖微生物资源的发现和培养难度的增加以及传统筛选策略盲目性的影响，从传统微生物为源头开发的药物正逐渐减少。近年来，内生真菌作为一类独特的微生物，由于其能产生结构多样的新颖活性分子，获得了越来越多的关注。项目前期我们从疏花毛萼香茶菜内生真菌中发现了系列新颖的活性分子。基于这一研究结果，同时结合该领域的国际研究热点，本项目拟通过多学科交叉与合作模式，以帚状香茶菜、紫萼香茶菜和狭叶五味子三种特殊生境下的“一科一属”植物作为宿主植物，利用OSMAC策略结合分子网络手段快速高效地锁定“天才菌株”，通过放大发酵，深度挖掘目标菌株中结构新颖的活性天然产物，并通过针对性的生物活性筛选发现苗头化合物，对其开展构效关系分析、结构修饰和作用机制研究，以期发现新颖先导化合物，从而为合理开发利用“一科一属”植物资源提供新的研究思路与科学依据。

微生物次生代谢产物一直以来都是新药研发中先导化合物的重要来源，然而，受制于新颖微生物资源的发现和培养难度的增加以及传统筛选策略盲目性的影响，从传统微生物为源头开发的药物正逐渐减少。近年来，内生真菌作为一类独特的微生物，由于其能产生结构多样的新颖活性分子，获得了越来越多的关注。本项目通过多学科交叉与合作模式，对旱生香茶菜（Isodon xerophila）、橙黄香茶菜（I. aurantiacus）、小叶香茶菜（I. parvifolia）等香茶菜属植物和大果五味子（S. macrocarpa）等共计11个种中定殖的内生真菌进行了深入系统的分离纯化和菌株鉴定，发现了多样性的内生真菌菌种（涉及59个属的188种真菌）。利用OSMAC策略结合分子网络手段快速高效地锁定了包括Penicillium sp.sh18、Penicillium sp. DG23在内的一系列“天才菌株”，通过放大发酵，并利用研究组高效的分析、分离及结构鉴定平台条件，分离鉴定了390个天然产物，包括178个新化合物，特别是发现了38个新骨架化合物（涉及23种新颖骨架类型）。此外，首次从香茶菜属植物内生真菌中发现了该属植物特征性代谢产物—对映-贝壳杉烷二萜。药理学研究表明：部分化合物在Wnt信号通路、肿瘤免疫、促进HMG-CoA还原酶降解等方面呈现出良好的药理活性。通过上述研究，已发表10篇论文（SCI论文8篇；IF>5的论文3篇；IF>10的论文1篇），培养研究生4名，包括1名博士，3名硕士，在读硕士生1名。通过该项目的实施，不仅完成了项目既定考核指标，同时为合理开发利用“五味子科和香茶菜属”植物资源提供新的研究思路与科学依据。