三株北极真菌抗肿瘤活性次级代谢产物及其作用机制研究

It's well known that the development of natural compounds show a very important role in studying the antitumor drugs. Polar fungi grow in the extreme environment and possess the characteristic metabolite systems, which will produce the unique chemical skeletons and diversity biological metabolites. The study of the secondary metabolites and the antitumor activities of polar fungi will inject new vitality for the research of antitumor drugs. Our group established the close cooperation with Polar Research Institute of China. On the basis of the screening antitumor activites of 15 fungi derived from Arctic region, 3 fungi (D-1、D-2、D-3) with good biological activites and abundent secondary metabolites were picked out. This project will focus on the study of the antitumor secondary metabolites of 3 strains and their antitumor activities by integrating of natural medicinal chemistry, microbiology, molecular pharmacology professional technology, and the preliminary study of antitumor signal pathway and biological mechanism of the good biological metabolites. On one hand, as a source of innovation this project will promote the use of polar microorganism resources in China and develop the antitumor drugs with independent intellectual property rights, on the other hand, it will show practical significance for enriching nature product library.

天然产物开发在抗肿瘤药物的研究中占据十分重要的位置。极地真菌长期处于极端生存环境并进化出独特的代谢系统，具有生成新奇化学骨架和活性多样的次级代谢物之潜力。对极地真菌次级代谢物的化学和抗肿瘤活性研究必将为抗肿瘤药物的研究注入全新活力。本课题组与中国极地研究中心密切合作，经对后者提供的15株来自北极的珍稀真菌抗肿瘤生物学活性筛选，首次选取三株活性较好、次级代谢产物丰富的真菌菌株D-1、D-2、D-3为研究对象，综合运用天然药物化学、微生物学、分子药理学等学科专业技术，对其抗肿瘤活性次生代谢产物进行系统的化学结构和抗肿瘤生物活性研究，并将选取活性最好的化合物进行初步抗肿瘤信号通路和作用机制研究，以源头创新促进我国对极地微生物资源的利用和具有自主知识产权抗肿瘤新药开发。此外，极地微生物次级代谢产物的研究对于丰富天然产物库也具有现实意义。

天然产物开发在抗肿瘤药物的研究中占据十分重要的位置。极地真菌长期处于极端生存环境并进化出独特的代谢系统，具有生成新奇化学骨架和活性多样的次级代谢物之潜力。本课题组与中国极地中心密切合作，对其提供的三株抗肿瘤活性较好、次级代谢产物丰富的真菌菌株D-1、D-2、D-3开展研究。（1）从培养基组成和培养条件两方面对D-1菌株进行优化；从培养基，发酵温度，摇床转速，发酵时间，组合发酵条件对D-2进行发酵优化；以发酵培养基为基础，对发酵时间、发酵温度、初始pH值，NaCl浓度等进行筛选，通过菌体干重、浸膏质量、pH值、残糖、LCMS结果及PCA分析，确定D-3最优发酵条件。此外，以提高新化合物libertellenone H产量为目标，进一步对菌株D-1进行了发酵条件优化（碳源，氮源，培养条件，培养方式，不同pH，不同温度，不同前体KCl，K2HPO4的添加等），成功获得D-1的100L发酵罐的发酵条件。（2）对三株极地菌株进行了次级代谢产物的分离纯化，共获得37个代谢产物，其中新化合物7个。新化合物中有一个为新骨架化合物，其余新化合物主要为二萜类化合物及细胞松弛素类化合物。已知化合物主要有二萜类，甾体类，细胞松弛素类，酚类等结构。（3）分离得到的次级代谢产物中，二萜类，细胞松弛素类及酚类化合物对多种肿瘤细胞株均有抑制作用。其中Libertellenone H对MCF-7细胞的IC50为3.31μM，对PANC-1细胞的IC50为5.54μM；Cytochalasin Z24对MCF-7细胞的IC50为9.33Μm, 酚类化合物2,6-二(1-苯乙基)-苯酚（1）对HCT-116细胞株具有较好的抑制作用，IC50为5.09μM。其中具有自主知识产权的新化合物libertellenone H具有较好的细胞毒活性，值得作为进一步开发。简要研究了其对PANC-1细胞的细胞毒作用机制。Libertellenone H在一定浓度范围内可有效抑制人胰腺癌PANC-1细胞增殖,并具有一定的时间依赖性，通过流式细胞术可知，Libertellenone H可诱导PANC-1细胞凋亡，并将细胞周期阻滞于S期，通过人表达谱芯片可知，SREBP是被强烈下调的基因。SREBF1和SREBF2处于基因相互作用网络图的调控中心，我们推测Libertellenone H可能是通过抑制SREBP而发挥作用的。