表观遗传修饰策略驱动的11株植物内生真菌中新型抗耐药菌活性分子合成潜能的挖掘

Bacterial resistance, a growing public concern worldwide, has seriously threatened the health of humans. In order to effectively control the spread of bacterial drug resistance, the discovery and development of new antibacterial drugs are urgently needed. Endophytic fungi, as one of the unique ecological niches microorganisms, have been proved to be the prolific producer of novel compounds with outstanding potential for generating novel antibacterial drugs. In our previous work, we found eleven endophytic fungi could produce many new induced metabolites when cultivated in the presence of epigenetic modifying agents. Further antibacterial activity assays indicated that the crude extracts of eight fungi exhibited significant antibacterial activity selectively against twelve tested sensitive bacteria strains, and the crude extracts from different epigenetic modifying agents treatment for eleven fungi displayed obviously differences. Thus, this project will mine the potential biosynthetic ability of these eleven fungal strains for discovering more novel natural products with significant antibacterial activity through multiply strategies including chemical epigenetic regulation, biological activity and structural-guided isolation, and further confirmed the activity of active compounds with drug-resistant bacteria originated from the hospital. The objective of this project is to obtain more than 200 natural products including 60-80 new compounds, 10-20 bioactive compounds against drug-resistant bacteria, and 1-2 highly active compounds for further investigation.

细菌耐药危机日趋严峻，已成为全球重大公共安全问题，对人类健康造成极大威胁。为了有效遏制细菌耐药性蔓延，新型抗耐药细菌药物的发现和开发已刻不容缓。植物内生真菌作为一类特殊生境微生物，已成为新型抗菌药物发现的重要资源宝库。前期研究中，申请者基于化学表观遗传修饰法发现11株菌株能够产生新的诱导天然产物，其中8株菌株的发酵提取物具有显著的抗敏感型细菌活性，而且还发现11株菌株在不同表观遗传修饰剂处理条件下的发酵提取物具有明显抗菌活性差异。因此，本项目拟在此基础上，以这11株菌株为研究对象，以抗敏感型细菌活性为筛选模型，以化学表观遗传修饰、生物活性追踪和化学分离相结合为研究策略，从中挖掘新结构抗细菌活性物质，并对活性化合物进一步用医院来源的耐药菌株为模型进行筛选。以期分离得到200多个化合物（包括60-80个新化合物），发现10-20个具有显著抗耐药细菌活性化合物和1-2个具有研究前景的苗头化合物。

植物内生真菌作为一类特殊生境微生物，已成为新型抗菌药物发现的重要资源宝库。本项目以前期发现的11株具有抗菌活性的特殊生境真菌为研究对象，采用多种研究策略从中挖掘新结构抗细菌活性物质，并对活性化合物进一步用医院来源的耐药菌株为模型进行筛选。通过本项目实施，已完成了以下研究工作：第一方面，化学物质基础研究：采用多种研究策略从23株特殊生境真菌和5种药用植物中挖掘得到430个化合物，包括93个新化合物和7种新骨架结构类型。先后有7个天然产物被本领域权威期刊Nat. Prod. Rep.评为“研究热点”，1个天然产物preuisolactone A引起国际著名有机合成化学家Dirk Trauner 教授和计算化学家K.N. Houk 院士的重点关注，并对其进行了首次仿生合成和机理研究；第二方面，生物活性研究：① 发现29个化合物具有显著抗临床耐药细菌活性，其中8个化合物可作为抗临床耐药细菌药物潜在先导结构；② 发现50个化合物具有显著抗植物病原真菌活性，其中7个化合物可作为新型天然农药潜在药物先导结构；③ 发现27个化合物具有一定抗肿瘤活性，其中4个化合物可作为抗肿瘤药物潜在先导结构；第三方面，作用机制研究：① 揭示了高活性分子noraucuparin抗耐药屎肠球菌的新颖分子机制；② 揭示了高活性分子talaroconvolutin A、trichodermic acid、tolypocladin A和epitajixanthone hydrate新颖抗癌分子机制。项目执行期间，以标注资助项目号发表学术论文29篇，其中SCI论文28篇（包括JCR一区10篇, JCR三区17篇，JCR四区1篇），以通讯作者发表SCI论文27篇；申请相关专利8项，以第一完成人申请专利4项；指导毕业7名硕士研究生和1名博士研究生；负责人入选国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才(自然科学类)人才项目。本项目所取得的研究成果不仅极大地丰富了真菌化学结构多样性，而且为新型抗菌和抗肿瘤药物先导分子的发现提供了优质化合物资源库和科学依据。