娄地青霉中新颖活性化合物的发现及其产生的化学机制研究

Our group previously isolated eight novel terpenes, including two types of new skeleton sesterterpenes and two types of new skeleton diterpenes from Penicillium roqueforti. Bioactivity research showed six of isolated compounds exhibited higher inhibition ratio than positive control L-NMMA. Two new diterpenes showed stronger inhibitory activity against five human tumor cell lines. These compounds have potential development value for anti-inflammatory and anti-tumor drug. This project will systematic study the chemical constituents of Penicillium roqueforti to find more bioactive sesterterpenes and diterpenes. Derivation of some active compounds will be undertaken according to computational design. According to rad ioiodination, computational approach of quantum chemistry, protein separation, and enzyme system study, the producing chemical mechanism of the new skeleton compounds and the biosynthesis relationship between four types of new skeleton compounds will be investigated. On the basis of biosynthesis research, fermentation technology will be optimized to accumulate novel sesterterpenes and diterpenes for further bioactive assay. The fundamental research and applied research are combined in this project focusing on the development of Penicillium roqueforti. It’s prospective to find anti-inflammatory and antitumor lead compounds, reveal the producing chemical mechanism of new skeleton terpenes, and significantly enrich the natural sesterterpenes and diterpenes chemistry.

申请人前期从娄地青霉中分离鉴定了8个新颖萜类化合物，涉及4种新骨架类型，包括2类五环新骨架二倍半萜和2类四环新骨架二萜。活性研究表明其中6个化合物对NO生成的抑制率强于阳性对照L-NMMA，2个二萜化合物对5种肿瘤细胞的抑制率明显强于顺铂，具有潜在的抗炎和抗肿瘤药物开发的价值。本项目拟系统研究娄地青霉的化学成分，从中发现更多的活性二倍半萜和二萜，并基于计算设计对部分化合物进行衍生化以丰富先导化合物数量。通过同位素标记、量子化学计算、蛋白分离、酶系研究等方式探索新骨架化合物产生的化学机制，探讨四种骨架萜类化合物之间的生源关系，并基于生源研究，富集活性二倍半萜和二萜类化合物，以供更深入的活性研究。本项目把基础研究与应用研究紧密结合，聚焦娄地青霉的开发，极有希望从娄地青霉中发现抗炎及抗肿瘤活性先导化合物，并探明4种新骨架萜类产生的化学机制，丰富和拓展天然二倍半萜和二萜类化合物的研

本项目按照研究计划开展了各项研究工作，完成了各项研究任务。项目通过对菌株Penicillium roqueforti YJ-14次生代谢产物的系统研究，从中共分离得到11个具有两种新颖骨架的二倍半萜及5个不同类型的新倍半萜环氧环己烯酮类化合物，它们均表现出了多样的生物活性。在此基础上通过同位素标记、化学计算、光催反应等实验方法的应用，项目系统解释了不同结构类型的新颖骨架二倍半萜及倍半萜环氧环己烯酮的代谢机制及生源关系，并发现了部分倍半萜环氧环己烯酮类化合物为非酶催化产物的本质。此外，通过菌株发酵改性青蒿研究发现菌株对青蒿酸具有专一性的羟基化转化作用。项目研究结果为菌株及其代谢产物的深入研究与开发奠定了基础，为创新药物的研制提供了更多类型的先导化合物。. 基于项目研究结果已发表SCI收录论文22篇，包括Organic Letters，Organic Chemistry Frontiers，Journal of Natural Products，Bioorganic Chemistry，Phytochemistry等该领域主流期刊。依托项目目前已申请获授权发明专利4项。此外，通过项目的实施共培养博士研究生4名，硕士研究生7名，完成了任务书中各项研究目标。