基于表观遗传修饰策略调控烟色拟盘多毛孢菌中石竹烯型倍半萜结构多样性及抗植物病原真菌活性

Chemical epigenetic modification strategy is an efficient way to activate the silent genes in plant endophytic fungi, and lead to the discovery of novel bioactive secondary metabolites. Endophytic fungus Pestalotiopsis adusta (HM-5) was collected from wild rare medicinal plant Sinopodophyllum hexandrum (Royle) Ying in Qinling Mountains. The following studies of HM-5 strain will be carried out: 1) to identify the key factors that regulate the express of silent genes in HM-5 strain by chemical epigenetic inhibitors, and screen for the best fermentation condition to obtain novel caryophyllene-type sesquiterpenes. 2) to establish HPLC-QTOF-MS/MS dereplicaion analysis method of caryophyllene-type sesquiterpenes, then to separate and elucidate the structure by various modern chromatography technologies and spectral analysis. 3) to evaluate anti-phytopathogen activity of isolated compounds, meanwhile to find the leading compounds for fungicide. This project intend to activate silent genes of endophytic fungi using chemical epigenetic modification strategy, and pave the way for drug discovery of new kinds of biogenic fungicide.

化学表观遗传修饰能够激活内生真菌“沉默”基因表达，是发现结构新颖的活性次级代谢产物的一种有效方法。本项目拟以一株分离自秦岭珍稀药用植物桃儿七的内生烟色拟盘多毛孢菌（Pestalotiopsis adusta, HM-5）为研究对象，基于化学表观遗传修饰策略，开展以下研究：1）探明化学表观遗传抑制剂调控烟色拟盘多毛孢菌HM-5“沉默”基因的关键因素，筛选能够产生新型石竹烯倍半萜的发酵条件；2）建立石竹烯倍半萜类化合物的HPLC-QTOF-MS/MS去重复分析方法，配合使用多种现代色谱手段高效分离新化合物，通过多种现代波谱手段鉴定化合物结构；3）评价单体化合物的抗植物病原真菌活性，发现抗菌先导化合物。通过本项目的研究，预期将探明化学表观遗传调控内生真菌次级代谢的关键因素，可望为寻找结构新颖、活性更强的生物源抗菌先导化合物提供新的思路、方法和依据。

药用植物及其内生真菌能够产生大量结构和种类多样的次生代谢产物，这些物质通常表现出显著的生理活性，是新医药和新农药的重要资源库。本项目研究了三株分离自秦岭桃儿七和青风藤的内生拟盘多毛孢属真菌、一种新疆传统中草药一支蒿和一味动物药蟾酥的化学成分及生物活性。主要研究结果包括：① 从桃儿七内生烟色拟盘多毛孢菌发酵物中分离鉴定了8个新化合物在内的17个化合物，其中包括2个骨架新颖化合物，Pestalustaine A (1)为骨架新颖的5/6/7三环结构的倍半萜类衍生物，pestalustaine B (2)为具有高度氧化的6/6/5/5骨架结构的新型香豆素类衍生物。部分化合物对HeLa、HCT116、SMMC-7721和A549癌细胞系表现出中等到弱的细胞毒性。② 从青风藤内生掌状拟盘多毛孢菌发酵物中分离鉴定了4个新的二苯醚类化合物、1个新天然产物，以及12个已知化合物。新化合物Sinopestalotiollide D对HeLa、HCT116和A549均表现出显著的细胞毒活性，其对HeLa的细胞毒活性强于阳性对照阿霉素，对HCT116的细胞毒活性与阳性对照相当。③ 从桃儿七内生茶褐斑拟盘多毛孢菌发酵物中共分离鉴定了1个新的isopenicillide类衍生物及4个已知化合物。新化合物对HeLa和HCT116表现出弱的细胞毒活性。④ 从一支蒿中分离鉴定了2个新型倍半萜和11个已知化合物，部分化合物对A549、HeLa和SMMC-7721表现出中等强度的细胞毒活性。⑤ 从蟾酥中分离鉴定出21种蟾酥二烯羟内酯，包括1个新物质。bufalin (5)表现显著的乙酰胆碱酯酶抑制活性；resibufagenin (4)和telocinobufagin (8)表现出与阳性对照阿卡波糖相当的α-葡糖糖苷酶抑制活性，部分化合物还表现出中等强度的海虾致死活性。项目共研究发现了2个骨架新颖的化合物、14个新化合物以及57个已知化合物。发现了一种与目前临床常用抗老年痴呆药物加兰他敏活性相当的乙酰胆碱酯酶抑制剂，并且有2个化合物对部分肿瘤细胞的细胞毒活性强于阳性对照或与阳性对照相当，具有成为抗癌先导化合物的潜质。