基于多重诱导策略激活大戟属内生菌产生的抗MRSA生物碱及其克级仿生合成研究

Methicilin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) infections have globally become a severe challenge confronting human beings. It is a powerful strategy to explore cryptic anti-MRSA natural products by activation of silent biosynthetic gene clusters in the talented strains using multiple induced approaches. Aiming at the issue of current tough situation, we have performed previous studies on anti-MRSA alkaloids from the fungal endophytes of Euphorbia species. Using the chemical and biological activity screening, we firstly filtered out a set of endophytes in the whey of Euphorbia lathyris by analyzing the fermented products of the endophytes from various Euphorbia species grown in Yunnan province. Furthermore, two new classes of active alkaloids (Schiff bases and indole alkaloids) with anti-MRSA activities, were produced by using various induced approaches, including cocultivation, chemical epigenetic manipulation, chemical elicitors, and so on. Finally, we have efficiently completed the gram-scale biomimetic synthesis and structure revision of several Schiff bases. Based on these new discoveries, we will initiate this program in three aspects. Firstly, we will continue to screen out the potential endophytes from a large amount of Euphorbia species and deeply excavate cryptic products from two groups of selected fermentations. Secondly, we may finish the gram-scale synthesis of the Schiff bases and test their anti-MRSA activities in vitro and in vivo. Finally, we will preliminarily analysis biosynthesis pathway of Schiff base by means of heterologous expression. This research may provide a useful exploration for discovering the innovative anti-MRSA agents, and developing a new comprehensive method using multiple induced approaches and gram-scale synthesis.

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染已成为人类所面临的全球性挑战。借助多重诱导策略，激活微生物的“沉默基因簇”，进而挖掘其隐藏的抗MRSA活性成分，是应对当前严峻形势的重要途径。鉴于该思路，项目组围绕大戟属内生菌中的抗MRSA活性生物碱开展了前期研究：利用化学生物联合评价，从滇产大戟属中筛选出一组续随子内生菌；通过混菌共培养、表观修饰和化学胁迫等宏观操控策略，诱导其产生了两类抗MRSA活性生物碱（席夫碱和吲哚生物碱）；初步实现了席夫碱的仿生合成和结构修订。基于前期发现，本项目拟从三方面开展系统探索：继续开展大戟属内生菌的批量筛选和精选诱导发酵物的深度发掘；完成席夫碱的克级合成和抗MRSA活性评价；尝试依托异源表达系统初步解析席夫碱的生合途径。该项目的成功实施可能为研发新型抗MRSA药物提供有益的探索，亦可能为发展多重诱导策略和克级仿生合成的综合研究模式提供科学依据。

项目组围绕滇产大戟属药用植物（Euphorbia milii、E. lathylris、E. fischeriana、E. antiquorum、E. tirucalli、E. helioscopia、E. esula、E. wallichii、E. kansui、E. royleana、E. neriifolia、E. pulcherrima等）中特色内生真菌次生代谢产物开展了系统的化学成分和生物活性研究，从以上药用植物的不同部位（果实乳浆、茎秆、叶片、根等）进行菌株的分离纯化，目前共获得200余菌株。通过化学结构多样性和抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）生物活性初步筛选，确定了20余株目标菌株，在此基础上，Aspergillus versicolor、Fusarium sp. DCJ-A、Xylaria sp. DG-E、Epicoccum sp. DJ-F、Cytospora sp. L2、Neofusicoccum parvum、Irpex lacteus、Fusarium proliferatum、Colletotrichum sp. S11、Alternaria destruens、Daldinia sp. J11开展了规模化固体发酵、化合物分离纯化和结构鉴定工作。共发现化合物162个，其中发现新化合物25个，化合物类型涉及环肽类、蒽醌类化合物、酚类化合物、聚酮类化合物、吲哚生物碱类化合物、喹啉生物碱类化合物、吡喃酮类化合物、甾醇类等多种类型。目前，正对目标化合物开展了抗菌、抗肿瘤、抗病毒活性筛选。除此之外，本研究还实现了3个席夫碱生物碱的克级仿生合成和结构修订研究。.依托该项目，共发表研究论文11篇（5篇第一标注，6篇第二标注），其中SCI论文5篇，中文核心期刊5篇，SCI一区论文1篇，第一发明人授权专利2件，独立正式出版学术专著1部，获科学技术奖励2次（排名第一1次，第三1次，包括二等奖1次，三等奖1次），项目执行期内，项目负责人获2次省级人才项目资助：2020年云南省优秀青年基金项目和2019年云南省万人计划（青年拔尖人才专项），本人于2020年12月31日晋升为正高级职称（教授），并于2022年12月获得云南民族大学南菁计划第五层次人才。依托该项目，培养研究生16人，毕业3人。