新克罗烷型二萜的发现与抗病毒功能研究

Clerodane diterpenes possess diverse structures due to variation of the decaline nucleus and modification of the side chains, which made them exhibit promising biological activities, such as antivirus and anti-inflammation. Therefore, clerodane diterpenes are important source of lead compounds. The cyclopropyl-modified clerodanes belong to a rare and unique group, which had only been discovered from Dodonaea viscosa. It is used as an antipyrectic and detoxifying herbal medicine in China. But the antiviral constituents of this plant had never been reported previously. Recently, primary phytochemical investigations on D. viscosa by our group led to the isolation of some novel clerodanes, including a compound possessing an unprecedented carbon skeleton, a novel dinor-clerodane skeleton with an acetylenic bond, together with some cyclopropyl-modified clerodanes and their biogenetic derivatives. Some clerodane diterpenes showed promising bioactivities against H3N2 and HSV-1 viruses for the first time. At the same time, the chemical constituents of three ecotypes of D. viscosa and their different parts were found to be different. On the basis of these results, discovery of novel clerodane diterpenes from the twigs with leaves and roots of three ecotypes of D. viscosa will be carried out. The anti-H3N2 and anti-HSV-1 activities of the isolates will be evaluated. For the structure-interesting and bioactivity-promising compounds, the structure modification and structure-activity relationship will be investigated. The goal of this project is to obtain novel antiviral lead compounds. It will be also significant for clarifying the efficacious material basis for D. viscosa.

克罗烷型二萜因主体母核的变化和侧链的衍生化而结构新颖、类型丰富，并具有重要生物功能，是发现抗病毒、抗炎等先导化合物的重要来源。其中，具有天然环丙烷修饰骨架的三环克罗烷二萜为罕见的结构亚型，是清热解毒中草药车桑子的特有成分，但关于其抗病毒活性成分的研究未见报道。近期，我们研究发现，车桑子中含有多种结构新颖的克罗烷二萜，包括新颖碳环系骨架、带炔键的二降骨架、具有罕见环丙烷修饰骨架的三环克罗烷二萜及其生源衍生物；首次发现车桑子中的克罗烷二萜能显著抑制流感病毒和单纯疱疹病毒；车桑子的不同部位以及形态特征有差异的车桑子，其化学成分也有差异。在此基础上，本项目拟对三种形态有差异的车桑子的枝叶和根进行系统的二萜成分的结构与抗病毒功能研究，发现结构新颖的活性化合物，并对活性显著的化合物进行结构修饰和构效关系研究，以期获得抗病毒药物的先导结构，具有源头创新性，同时对阐明车桑子的药效物质基础也具有重要意义。

克罗烷型二萜结构类型丰富，并具有重要生物活性，是天然先导化合物发现的重要来源。清热解毒中草药车桑子在我国分布广泛，产地之间形态变异较大，含有丰富的克罗烷型二萜，但关于其抗病毒活性成分的研究未见报道。本项目对4种不同产地车桑子的化学成分进行了研究，构建以克罗烷型二萜为主要成分的化合物库，并重点进行抗病毒活性研究。所发现的克罗烷型二萜具有结构新颖性与多样性。共分离鉴定了79个化合物，包括克罗烷型二萜72个，其中新二萜32个，新三萜2个。发现3个化合物具有4/8并环新骨架结构，代表性化合物被Natural Product Reports 2017 收录为重要研究进展；首次从车桑子属中发现了5个二萜二聚体，推测其生源通过Diels-Alder环化加成反应形成；此外，还发现了罕见的环丙烷修饰骨架、7/6并环骨架、降克罗烷二萜以及5,10-断裂的大环二萜等。上述研究结果也显示，不同产地车桑子的化学成分有相似性也有较大差异，为车桑子资源的开发利用和质量评价提供参考依据。对化合物库中的克罗烷型二萜进行了抗病毒活性筛选，发现部分化合物对单纯疱疹病毒HSV-1和流感病毒H3N2具有抑制活性，并具有一定的构效关系。对活性显著的代表性化合物进行了抗病毒作用机制的初步研究。发现活性化合物对HSV-1具有直接灭活作用，对吸附及穿入无明显抑制，对病毒的早期复制有抑制作用。另一活性化合物可能通过影响病毒的进入和早期复制而抑制病毒H3N2的生命周期，对神经氨酸酶NA有抑制作用，并且能抑制LPS诱导的巨噬细胞炎症反应。此外，发现化合物库中的部分化合物对代谢性疾病靶点ACLY和PTP1B具有抑制作用。上述研究工作丰富了天然药物化学的内容，为药物发现提供了新颖分子与结构模板，所发现的新颖结构分子得到国内外同行的关注，为进一步深入的药理学研究奠定了基础，并为车桑子资源的开发利用提供参考依据。