柳珊瑚内生真菌中抗藤壶附着大环内酯化合物构效关系及其作用机制

Marine biofouling is one of the most serious natural disasters in the course of utilization of marine resources for human beings. As a result, it is urgent to investigate and develop environmentally friendly marine antifouling agents with high-potency and low-toxicity. The main purpose of this program is to discover the lead structures for marine antifoulants based on chemical defensive substances. In previous study, several resorcylic acid lactones (RALs) with potent antifouling activity were isolated from the fermentation broth of the gorgonian-derived fungus Cochliobolus lunatus. In this program, the structure diversity and structural modification of RALs will be investigated under the direction of antifouling activity against the larval settlement of barnacle Balanus amphitrite. The antifouling activity and security should be evaluated for the isolated natural compounds and their chemical modified derivatives. Based on the analysis and discussion of the structure-activity relationships, the structural features with strong activity and low toxicity should be proposed. The antifouling targets and mechanisms are expected to be interpreted on molecular levels focused on the key proteins associated with the larval settlement and metamorphosis, resulting in the discovery of lead structures for antifoulants with high-potency and low-toxicity. This program provides a feasible strategy with potential values and practical importance for the discovery of marine natural antifoulants based on chemical defensive substances.

海洋生物污损已成为严重影响人类利用海洋资源的自然危害之一，环境友好的高效、低毒、天然海洋生物防污剂的研究为本领域所急需。本项目拟开展基于化学防御物质的海洋防污剂先导结构发现研究。前期研究从一株柳珊瑚内生真菌Cochliobolus lunatus发酵物中发现强抗污损活性二羟基苯甲酸大环内酯类化合物(resorcylic acid lactones, RALs)。本项目以抗藤壶Balanus amphitrite幼虫附着微量活性模型为指导，在结构多样性和结构修饰研究基础上，对RALs及其衍生物进行抗污损活性评价和安全性评价，分析其构效关系，确定高活性低毒性化合物的结构特征，进而针对藤壶幼体附着及变态过程中的关键蛋白，在分子水平上阐明RALs的作用靶点和作用模式，从而发现高效低毒海洋防污剂先导结构。本研究为基于海洋化学防御物质的天然防污剂的发现提供了新的研究思路，具有潜在的应用价值和现实意义。

针对柳珊瑚内生真菌月状旋孢腔真菌 Cochliobolus lunatus中具有抗藤壶附着活性的二羟基苯甲酸大环内酯类化合物(resorcylic acid lactones, RALs)，开展了基于化学防御物质的海洋防污剂先导结构发现研究。以抗藤壶Balanus amphitrite幼虫附着微量活性模型为指导，分离鉴定了 14 个十四元二羟基苯甲酸大环内酯化合物，其中7 个为新化合物，1 个为新天然产物。采用表观遗传修饰方法获得6个大环内酯类化合物，其中2个为首次发现的天然溴代大环内酯类化合物。通过结构修饰获得 47 个RALs型大环内酯衍生物，14 个化合物具有抗污损活性，具备发展成为新型无毒高效天然防污剂的潜力。在结构多样性和结构修饰研究基础上，对RALs及其衍生物进行抗污损活性评价和安全性评价，阐明了大环内酯化合物及其衍生物的构效关系，表明羟基、顺式烯酮片段、丙酮叉片段等为活性基团，确定了高活性低毒性化合物的结构特征。进而以RAL-十四元大环内酯cochliomycin A化合物为代表，在分子水平上探讨了RALs的作用靶点和作用模式。针对藤壶幼体附着及变态过程中的关键蛋白，运用 iTRAQ 标记定量蛋白组技术，结合二维液质联用技术，发现了该化合物具有独特的作用机制，主要是通过激活 NO/cGMP 代谢通路使幼虫的内源性 NO 含量升高来发挥抗幼虫附着作用。本研究为基于海洋化学防御物质的天然防污剂的发现提供了新的研究思路，为高效、低毒、安全、天然海洋防污剂开发提供了先导结构，具有潜在的应用价值和现实意义。已发表论文11篇，其中SCI收录论文10篇(一区/二区论文8篇)。申请国家发明专利4项。