更全的杂志信息网

海洋真菌Westerdykella dispersa FS350次级代谢产物的分离纯化与鉴定

更新时间:2009-03-28

海洋微生物生存在高压、高盐、低温的特殊环境中,形成了独特的代谢系统和防御机制,能产生许多结构复杂、活性显著的天然产物[1-3]。在过去的几十年中,海洋真菌作为海洋微生物的重要组成部分,其次级代谢产物研究一直是海洋天然产物领域的研究热点,迄今从海洋真菌中分离出了3 000多个新化合物,其中大多数化合物不但具有新颖的结构骨架,而且有显著的药理作用[4-6]

为了寻找新型的活性天然产物,本课题组从南海沉积物分离得到1株海洋真菌Westerdykella dispersa FS350,对该菌株粗提物的TLC分析,结果表明该菌株的代谢产物丰富。经查阅文献,发现该属真菌的次级代谢产物研究鲜有报道,仅有几篇文献报道从该属真菌分离得到的少数细胞松弛素类化合物,且这些化合物具有显著的抗菌及抗肿瘤等活性[7-8]。因此,Westerdykella属真菌是一类具有潜在开发价值的药用资源。

为了充分发掘该属真菌的活性次级代谢产物,本研究对菌株W. dispersa FS350进行了100 L的液体发酵培养,从发酵液的乙酸乙酯萃取物中分离得到了8个化合物,分别鉴定为2-(4-羟苯基)乙酸乙酯(1)、3-hydroxy-1-(2,6-dihydroxyphenyl) butan-1-one(2)、4-epiradicinol(3)、3-糠酸(4)、2-(4-羟苯基)-乙醇(5)、对羟基苯乙醇α-羟基丙酸酯(6)、(R)-甲羟戊酸内酯(7)和asterric acid(8)。这是首次从Westerdykella属真菌中分离得到这8个化合物。

王莽史建国三年(公元11年)河水在魏郡元城(今河北大名东)以上决口,洪水泛滥了近六十年,到东汉明帝永平十二年(公元69年),经过王景治河后,出现了一条新河道,即《水经注》以及唐代《元和郡县志》里的黄河。这条黄河已较西汉大河偏东,经今黄河和马颊河之间至利津入海。这条大河稳定了六百多年,其间当然也有多次决口,但无大的改流。直到唐朝末年开始在河口段有部分河段改道。[10](邹逸麟,1980,黄河下游河道变迁及其影响概述)宋朝初年,棣州(今山东惠民、滨县一带)境内“河势高民屋殆逾丈”。

1 材料、试剂与仪器

1.1 菌株

菌株FS350分离自南海(E:111°1.994′,N:19°20.074′)72 m处的沉积物。通过液氮冻融法提取菌株FS50的基因组DNA,采用引物ITS1扩增其rDNA ITS区,并将反应产物进行了测序。由测序结果可知:菌株FS350与Westerdykella dispersa A1S3-D96(GenBank号:KJ780754)的序列相似度为99%,故鉴定菌株FS350为W. dispersa。菌株保存于广东省微生物研究所。

化合物4:无色油状液体,ESI-MS m/z: 111[M-H]-,分子式为C5H4O31H-NMR (500 MHz,CD3OD) δ: 7.72(1H,d,J=1.7 Hz,H-5),7.20(1H,d,J=3.5 Hz,H-3),6.58(1H,dd,J=3.5,1.7 Hz,H-4)。13C-NMR (125 MHz,CD3OD) δ: 161.8(C-1),148.0(C-5),146.5(C-2),119.0(C-3),113.0(C-4)。以上波谱数据与文献[14]报道的基本一致,故鉴定化合物4为2-糠酸。

1.2 试剂

发酵液100 L经4层纱布滤过,然后用乙酸乙酯萃取4次,45 ℃下减压浓缩,得到棕红色浸膏27.8 g。浸膏经硅胶柱层析(石油醚-乙酸乙酯,体积比30∶1→1∶2;二氯甲烷-甲醇,体积比5∶1→1∶1),用薄层色谱(TLC)检测,合并相似组分,得到14个粗组分(Fr.1~Fr.14)。Fr.4(0.26 g)经反相柱(甲醇-水,体积比30∶70→100∶0)梯度洗脱,得到8个亚组分(Fr.4-1~Fr4-8);Fr.4-5通过HPLC半制备(乙腈-水,体积比40∶60,3 mL/min)分离得化合物1(4.3 mg)。Fr.7(3.15 g)经凝胶柱(二氯甲烷-甲醇,体积比1∶1)初步划段,得到5个亚组分(Fr.7-1~Fr.7-5);Fr.7-2经正相硅胶柱(正己烷-异丙醇,体积比30∶1→2∶1)梯度洗脱得Fr.7-2-8;将组分Fr.7-2-8过凝胶柱(二氯甲烷-甲醇,体积比1∶1),再经反相柱(甲醇-水,体积比20∶80→100∶0)梯度洗脱,获得Fr.7-2-8-1-2和Fr.7-2-8-1-6,这两个亚组分分别用HPLC半制备柱(乙腈-水,体积比30∶70,3 mL/min;乙腈-水,体积比60∶40,3 mL/min)分离得到化合物2(1.9 mg)和3(5.0 mg)。Fr.7-3过反相硅胶柱层析(甲醇-水,体积比40∶60→100∶0)划段,得到Fr.7-3-2和Fr.7-3-5;前者经Sephadex LH-20(丙酮)洗脱,再用正相柱(石油醚-乙酸乙酯,体积比8∶1)纯化得到化合物4(25.0 mg)和5(12.6 mg);后者通过凝胶柱(丙酮)洗脱、再经HPLC半制备柱(乙腈-水,体积比40∶60,3 mL/min),分离得到化合物6(20.0 mg)。Fr.8(1.0 g)经凝胶柱(二氯甲烷-甲醇,体积比1∶1)分离,划成3个亚组分(Fr.8-1~Fr.8-3);将Fr.8-1上反相硅胶柱(甲醇-水,体积比50∶50→100∶0),得到Fr.8-1-1和Fr.8-1-6。组分Fr.8-1-1用凝胶柱(甲醇)洗脱、再经HPLC半制备柱(乙腈-水,体积比5∶95,3 mL/min)进一步纯化,得到化合物7(6.0 mg);组分Fr.8-1-6通过HPLC半制备柱(甲醇-水,体积比80∶20,3 mL/min)分离,获得化合物8(3.7 mg)。

1.3 仪器

AVANCE Ⅲ型500 MHz核磁共振波谱仪(Bruker公司);API 2000 LC/MS/MS质谱仪(MDS SCIEX公司);LC-20AT高效液相色谱仪(日本岛津公司);OSB-2100旋转蒸发仪(东京理化器械株式会社);AX224ZH/E电子天平(OHAUS公司);ZF-7暗箱三用紫外分析仪(上海嘉鹏科技有限公司);PZ1000B旋转式大容量普通摇床(武汉瑞华仪器设备有限公司);超净工作台(上海恒益科技有限公司)。

化合物5:白色针状结晶,ESI-MS m/z: 137[M-H]-,分子式为C8H10O21H-NMR(500 MHz,CD3OD) δ: 7.03(2H,d,J=8.5 Hz,H-4,H-8),6.71(2H,d,J=8.5 Hz,H-5,H-7),3.68(2H,t,J=7.2 Hz,H-1),2.71 (2H,t,J=7.2 Hz,H-2)。13C-NMR(125 MHz,CD3OD) δ: 156.7(C-6),131.0(C-3),130.8(C-4,C-8),116.1(C-5,C-7),64.6(C-1),39.4(C-2)。以上数据与文献[15]报道的基本一致,故鉴定该化合物5为2-(4-羟苯基)-乙醇。

2 方法

2.1 发酵培养

发酵培养基为含海盐的马铃薯葡萄糖液体培养基(PDB):马铃薯200 g/L,葡萄糖20 g/L,KH2PO4 3 g/L,MgSO4·7H2O 1.5 g/L,维生素B1 10 mg/L,海盐 15 g/L。

在无菌条件下,将活化后的FS350菌体接种至含PDB培养液的锥形瓶中,在28 ℃、120 r/min条件下振荡培养7 d,共发酵100 L。

2.2 发酵物的提取与分离

柱色谱硅胶(100~200 目、200~300 目,青岛海洋化工厂);C18反相硅胶(40~75 μm,Fuji Silysia Chemical Ltd.);凝胶Sephadex LH-20(18~110 μm,Amersham Biosciences Ltd.);GF254高效薄层硅胶板(Merck公司);YMC-pack ODS-A column(250 mm×10 mm,5 μm,12 nm,YMC公司);其余试剂均为分析纯,购自广州化学试剂厂。

采用SRB法[9]测定化合物的细胞毒活性。取对数生长期的人肝癌细胞(HepG-2)、人乳腺癌细胞(MCF-7)、人神经癌细胞(SF-268)和人肺癌细胞(NCI-H460)先用胰酶消化,台盼蓝染色计数;台盼蓝排斥实验检测细胞活力大于95%后,再用新鲜培养基调整细胞浓度为3×104个/mL,将细胞接种于96孔板,每孔加入细胞悬液180 μL,并设3个空白孔调零,于37 ℃、体积分数5%CO2培养箱培养24 h。待细胞贴壁后,每孔加入待测样品20 μL,空白对照加培养基20 μL,阳性对照加顺铂20 μL,置CO2培养箱中培养72 h。再加入体积分数50%冷三氯醋酸50 μL固定细胞,4 ℃放置1 h,用蒸馏水洗涤5次;每孔加入SRB溶液(4 mg/mL)100 μL,室温染色30 min,去上清,用1%冰醋酸洗涤5次,空气干燥。最后,每孔加入Tris溶液(10 mmol/mL)200 μL,用酶标仪测定570 nm处的吸光度,计算待测样品对肿瘤细胞的抑制率。

2.3 细胞毒活性测试

放下酒杯,富翁说:“我今天和你们说点掏心话,我是个没多大文化的人,当年凭着一股傻劲才把家业干得这么大,所以我要让我的女友在文化上翻身,当作家,当大作家!这本童话怎么出版我不知道,你们帮着弄,钱不成问题。”

2.4 抗氧化活性测试

采用DPPH法[10]测定化合物的抗氧化活性。精确称取一定量的待测化合物和维生素C,用无水乙醇配制成质量浓度为400 μg/mL的溶液,DPPH用无水乙醇配制浓度成0.2 mmol/L的溶液;以无水乙醇溶液作参比溶液,以维生素C溶液作为阳性对照,均向96孔板加入100 μL样品溶液和DPPH溶液,混匀,室温反应30 min后,置全波长酶标仪中517 nm处测量其吸光度,计算待测化合物对DDPH自由基的抑制率。

3 结构鉴定

化合物1:淡黄色油状液体,ESI-MS m/z: 203 [M+Na]+,分子式为C10H12O31H-NMR (500 MHz,CDCl3) δ: 7.08(2H,d,J=8.5 Hz,H-2,H-6),6.77(2H,d,J=8.5 Hz,H-3,H-5),4.24(2H,t,J=14.3,7.1 Hz,H-8),2.86(2H,t,J=14.3,7.1 Hz,H-7),2.04(3H,s,H-10)。13C-NMR (125 MHz,CDCl3) δ: 171.4(CO),154.4(C-1),130.2(C-2,C-6),130.0(C-4),115.5(C-3,C-5),65.4(C-8),34.3(C-7),21.1(C-10)。以上数据与文献[11]报道的基本一致,故鉴定化合物1为2-(4-羟苯基)乙酸乙酯。

化合物2:淡黄色针状结晶,ESI-MS m/z: 219[M+Na]+,分子式为C10H12O41H-NMR(500 MHz,CD3OD) δ: 7.26(1H,t,J=8.2 Hz,H-4),6.41(2H,d,J=8.2 Hz,H-3,H-5),4.39(1H,m),3.27(2H,m),1.23(3H,d,J=6.2 Hz)。13C-NMR(125 MHz,CD3OD) δ: 207.5(CO),163.0(C-2),150.7(C-6),137.1(C-1),111.6(C-4),108.6(C-3,C-5),65.1(C-9),54.2(C-8),23.9(C-10)。经过查阅相关文献,发现该化合物的核磁数据与文献[12]报道的基本一致,故确定化合物2为3-hydroxy-1-(2,6-dihydroxyphenyl)butan-1-one。

化合物6:油状无色样品,(c 1.05,MeOH),ESI-MS m/z: 233[M+Na]+,分子式为C11H14O41H-NMR (500 MHz,CD3OD) δ: 7.06(2H,d,J=8.6 Hz,H-2,H-6),6.73(2H,d,J=8.6 Hz,H-3,H-5),4.26(2H,m,H-8),4.26(1H,m,H-2′),2.86(2H,t,J=7.0 Hz,H-7),1.32(3H,d,J=6.9 Hz,Me-3′)。13C-NMR (125 MHz,CD3OD) δ: 176.3(C-1′),157.1(C-4),130.9(C-2,C-6),129.8(C-1),116.2(C-3,C-5),67.8(C-2′),66.8(C-8),35.2(C-7),20.6(Me-3′)。以上数据与文献[16]报道的基本一致,故确定化合物6为对羟基苯乙醇α-羟基丙酸酯。

(1)企业经营结构,主要反映海外资源利用情况,具体指标如:企业发生经营活动的国家的数量、海外子公司的数量或比例、海外资产的总额或比例、海外员工的总数或比例、海外投资者拥有的股份的比例、非资本性投资项目的数量或比例等。

人肝微粒体的制备采用差速离心法[6],所有操作均在4℃进行。微粒体蛋白浓度以Bradford法并用小牛血清白蛋白作标准对照测定。制备好的肝微粒体分装后于-80℃的冰箱中保存备用。

化合物3:淡黄色固体粉末,ESI-MS m/z: 261[M+Na]+,分子式为C12H14O51H-NMR(500 MHz,CD3OD) δ: 6.67(1H,dd,J=15.5,7.0 Hz,H-10),6.13(1H,dd,J=15.5,1.7 Hz,H-9),5.98(1H,s,H-7),4.47(1H,d,J=4.8 Hz,H-3),4.34(1H,ddd,J=6.8,5.5,1.2 Hz,H-5),3.73(1H,dd,J=5.5,4.8 Hz,H-4),1.91(1H,dd,J=7.0,1.7 Hz,Me-11),1.46(3H,d,J=6.8 Hz,Me-12)。13C-NMR(125 MHz,CD3OD) δ: 166.5(CO),165.9(C-6),160.0(C-8),135.8(C-10),124.0(C-9),101.2(C-2),100.5(C-7),78.6(C-5),72.7(C-4),66.4(C-3),18.4(C-11),17.1(C-12)。以上数据与文献[13]报道的基本一致,鉴定化合物3为4-epiradicinol。

化合物7:油状无色液体,分子式为C6H10O31H-NMR(500 MHz,CD3OD) δ: 4.54(1H,m,H-6a),4.36(1H,m,H-6b),2.56(2H,m,H-3),1.97(1H,m,H-5a),1.84(1H,m,H-5b),1.33(3H,s,Me-7)。13C-NMR (125 MHz,CD3OD) δ: 173.7(C-2),68.5(C-4),67.6(C-6),45.1(C-3),36.4(C-5),30.2(Me-7)。以上数据与文献[17]报道的基本一致,故鉴定化合物7为(R)-甲羟戊酸内酯。

化合物8:白色针状结晶,mp 201.2~204.3 ℃;ESI-MS m/z 347[M-H]-,分子式为C17H16O81H-NMR (500 MHz,DMSO-d6)δ: 11.18(1H,s,OH-3′),9.89(1H,s,OH-4),6.77(1H,s,H-3),6.77(1H,s,H-5),6.33(1H,s,H-6′),5.65(1H,s,H-4′),3.69(3H,s,OCH3-7),3.61(3H,s,OCH3-9),2.07(3H,s,Me-7′)。13C-NMR (125 MHz,DMSO-d6) δ: 170.3(C-8′),165.1(C-8),159.8(C-1),158.5(C-1′),155.1(C-4),153.3(C-3′),143.3(C-6),134.0(C-5′),125.3(C-2),109.90(C-4′),107.5(C-3),104.9(C-6′),104.7(C-5),104.1(C-2′),56.1(C-7),52.1(C-9),21.5(C-7′)。以上数据与文献[18]报道的基本一致,鉴定化合物8为asterric acid。

考虑到渗沥液中钙镁硬度较高,受热后容易结垢,塔釜液需及时脱除固体,否则堵塞再沸器,故整体设计中增设高速管式离心沉降机,在此基础上,结合小试结果采用对原水汽提预处理及精馏提氨过程,设计采用汽提-精馏耦合脱氨工艺,设计规模为75 kg/h,效果预期为:塔釜脱氨废水氨氮<100 mg/L,SS<600 mg/L,塔顶浓缩氨水含氨>15%。工艺设计如图3所示。

4 活性测试结果

当浓度为100 μmol/L时,8个化合物对人肝癌细胞(HepG-2)、人乳腺癌细胞(MCF-7)、人神经癌细胞(SF-268)和人肺癌细胞(NCI-H460)均无明显的细胞毒活性,清除DPPH自由基的能力均很弱。

5 讨论

本文首次从海洋真菌Westerdykella dispersa FS350的发酵产物中分离并鉴定了8个化合物,其中化合物1256为苯酚类衍生物,化合物3属于植物毒素,化合物8为二苯醚类化合物。

大豆是否追施氮肥,取决于前期的施肥情况。如果基肥种肥均未施而土壤肥力水平又较低时,可在初花期施少量氮肥,一般每亩施尿素4~5公斤或硝铵5~10公斤,追肥时与大豆植株保持距离10厘米左右。土壤缺磷时在追肥中还应补施磷肥,磷铵是大豆理想的氮磷追肥。在土壤肥力水平较高的地块,不要追施氮肥。

据文献报道,2-(4-羟苯基)乙酸乙酯(1)经常充当药物合成中间体,对前列腺癌细胞(PC-3)具有一定的抑制作用[19];3-hydroxy-1-(2,6-dihydroxyphenyl) butan-1-one(2)能较为明显地抑制灰葡萄孢菌、燕麦镰刀菌和紧密单孢枝霉菌的生长[12];4-epiradicinol(3)对大肠埃希菌、猪霍乱沙门菌、金黄色葡萄球菌和枯草杆菌具有抑制活性,其最小抑菌质量浓度分别为125、125、62.5、31.8 μg/mL[20];asterric acid(8)对艾滋病病毒具有一定的抑制活性,当该化合物C-9上的甲氧基还原为羟基时,对艾滋病毒的抑制作用将明显增强,认为C-9的羟基是抑制艾滋病病毒的必需基团[21]。本文的生物活性测试结果显示,分离得到的8个化合物均没有明显的细胞毒和抗氧化活性,但据文献报道部分化合物具有一定的抗菌和抗病毒活性[12,20-21],今后应进一步测试这些化合物的其他生物活性,以充分发掘它们的药用价值。

参考文献:

[1] REN Jinwei,NIU Shubing,LI Li,et al. Identification of oxaphenalenone ketals from the ascomycete fungus Neonectria sp.[J]. J Nat Prod,2015,78(6):1316-1321.

[2] SOLDATOU S,BAKER B J. Cold-water marine natural products,2006 to 2016[J]. Nat Prod Rep,2017,34(6): 585-626.

[3] 高啸巍,陈玉婵,孙章华,等.深海真菌Acaromyces ingoldii FS121次级代谢产物及其细胞毒活性[J].中草药,2017,40(2):359-363.

[4] CHEN Min,SHEN Nanxing,CHEN Zhiqi,et al. Penicilones A-D,Anti-MRSA azaphilones from the marine-ferived fungus Penicillium janthinellum HK1-6[J]. J Nat Prod,2017,80(4):1081-1086.

[5] LIAO Lijuan,BAE Sangyi,WON Teahyung,et al. Asperphenins A and B,lipopeptidyl benzophenones from a marine-derived Aspergillus sp. fungus[J]. Org Lett,2017,19(8):2066-2069.

[6] YANG Yanlong,ZHANG Shasha,MA Ke,et al. Discovery and characterization of a new family of diterpene cyclases in bacteria and fungi[J]. Angew Chem Int Edit,2017,56(17):4749-4752.

[7] EBEAD G A,OVERY D P,BERRUE F,et al. Westerdykella reniformis sp. nov.,producing the antibiotic metabolites melinacidin Ⅳ and chetracin B[J]. IMA Fungus,2012,3(2):189-201.

[8] XU Dan,LUO Minghe,LIU Fenglou,et al. Cytochalasan and tyrosine-derived alkaloids from the marine sediment-derived fungus Westerdykella dispersa and their bioactivities[J]. Sci Rep,2017,7(1):11956.

[9] FAN Zhen,SUN Zhanghua,LIU Zhong,et al. Dichotocejpins A-C: new diketopiperazines from a deep-sea-derived fungus Dichotomomyces cejpii FS110[J]. Mar Drugs,2016,14(9):164.

[10] 李浩华,章卫民,陈玉婵,等.白木香果皮提取物清除DPPH自由基能力及抑制酪氨酸酶活性的研究[J].中国民族民间医药,2014,8:36-38.

[11] 阙东枚,戴好富,曾艳波,等.见血封喉内生真菌Acremonium sp. J1化学成分研究[J].中国药物化学杂志,2009,19(3):200-205.

[12] 胡娟,王皎,苗翠萍,等.滇牡丹内生真菌PR35的鉴定及次生代谢产物的研究[J].中国中药杂志,2012,37(11):1602-1606.

[13] SHERIDAN H,CANNING A M. Novel radicinol derivatives from long-term cultures of Alternzria chrysanthemi[J]. J Nat Prod,1999,62(11):1568-1569.

[14] YING Youmin,SHEN Weiguang,LIU Wenhong,et al. Studies on the metabolites of a fungal endophyte Penicillium sp. HS-5 from Huperzia serrata[J]. Asian J Chem,2013,25(3):1208-1210.

[15] LOU Hongxiang,YUAN Huiqing,YAMAZAKI Y,et al. Alkaloids and flavonoids from peanut skins[J]. Planta Med,2001,11(5):397-400.

[16] LU Xuan,XU Nan,DAI Haofu,et al. Three new compounds from endophytic fungus L10 of Cephalotaxus hainanensis[J]. J Asian Nat Prod Res,2009,11(5):397-400.

[17] 李浩华,潘清灵,陈玉婵,等.深海真菌Penicillium herquei FS83次生代谢产物研究[J].天然产物研究与开发,2016,28(3):327-330.

[18] LIU Desheng,YAN Ling,MA Liying,et al. Diphenyl derivatives from coastal saline soil fungus Aspergillus iizukae[J]. Arch Pharm Res,2015,38(6):1038-1043.

[19] 王鸿,冯宇美,吴祺豪,等.海洋真菌Mucor circinelloides MNP12010102的次级代谢产物研究[J]. 浙江工业大学学报,2014,42(5):487-490.

[20] VARMA G B,FATOPE M O,MARWAH R G,et al. Production of phenylacetic acid derivatives and 4-epiradicinol in culture by Curvularia lunata[J]. Phytochemistry,2006,67(17):1925-1930.

[21] PANG Xu,ZHAO Jiangyuan,FANG Xiaomei,et al. Metabolites from the plant endophytic fungus Aspergillus sp. CPCC 400735 and their anti-HIV activities[J]. J Nat Prod,2017,80(10):2595-2601.

 
许建林,刘洪新,陈玉婵,李赛妮,郭珩,李浩华,章卫民,高晓霞
《广东药科大学学报》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号