环境胁迫增加海洋真菌的化学多样性研究

天然产物由于其具有与药物相似的化学多样性，成为药物的主要来源，40％的治疗药物来源于天然产物。海洋由于其环境的特殊性和生物资源的多样性，逐渐成为发现新天然产物的资源宝库，约1/2的海洋天然产物具有生物活性、上市或在研海洋药物达684种。海洋微生物是海洋天然产物的三大来源之一，海洋真菌更是由于其次生代谢产物产量高、基因多样性和遗传背景的复杂性，成为海洋天然产物的热点资源。但许多表达天然产物的基因在生物体内是沉默的，这些基因的表达受多因子调节，其中环境因子是调控基因表达的主要因素。本课题拟在原有工作的基础上，深入研究环境胁迫对海洋真菌次生代谢产物的影响，通过拟生态培养（寡营养、混菌培养）、卤盐或pH胁迫等发酵策略，诱导海洋真菌产生结构新颖的活性化合物，增加海洋真菌天然产物的化学多样性；获得具有肿瘤细胞毒活性和抗菌活性的新天然产物，为研制我国自主知识产权的海洋创新药物提供候选化合物或先导化合物。

本项目旨在通过发酵策略，激活海洋真菌等微生物中的沉默基因，诱导海洋“天才菌株”产生新的活性天然产物，增加海洋微生物天然产物的化学多样性，获得新的含氮和卤代等抗肿瘤和抗菌活性天然产物，为研制具有自主知识产权的海洋创新药物提供候选化合物或先导化合物。.本项目通过拟生态培养（寡营养、混菌培养）、环境胁迫（高盐胁迫、高/低pH胁迫）、富营养和固体培养等方法，从10株海洋来源真菌和10株海洋来源放线菌的发酵产物中分离鉴定了192个天然产物，其中75个新化合物、117个已知物，含氮化合物占58%；合成了24个新衍生物。这些天然产物中具有抗菌、肿瘤细胞毒、抗甲型流感H1N1病毒和α-糖苷酶抑制活性的天然产物依次为40个、23个、17个和9个；活性含氮物占活性天然产物总数的72%。新骨架生物碱streptocarbazoles A (169) 和B (170)以及cyanogramide (164)被Nat Prod Rep遴选为热点分子。特别是，含氮物21-isopentenylpaxilline (27)和albonoursin (150)具有显著的抗H1N1活性，IC50分别为6.6和6.8 μM（利巴韦林的IC50为113.1 μM）；6-O-demethylmonocerin (125)的α-糖苷酶抑制活性是阿卡波糖的35倍， IC50 分别为0.027 和 0.95 mM；这是首次发现此类化合物具有抗H1N1病毒和α-糖苷酶抑制活性。4个含氮物epicorazine A (98)对HL-60和HCT-116、cyanogriside H (168) 对K562以及衍生物202对MBA-MB-231和214对A549细胞系的IC50分别为 0.05、0.33、0.8、1.1和0.5 μM（阿霉素IC50分别为0.03、0.21、0.65、0.67和0.16 μM）；浓度为5 μM的cyanogramide（164），可将MCF-7/Adr的耐药性逆转41.5倍。研究为抗肿瘤、抗H1N1病毒和治疗糖尿病的α-糖苷酶抑制剂的药物筛选提供了新的结构类型。.本项目共发表34篇标注“21172204 基金号”的研究论文，其中26篇SCI文章（包括Org Lett、J Nat Prod、Tetrahedron等期刊）、8篇CSCD文章；并公开一项中国发明专利。