CN102634551B

CN102634551B - 一种海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物及其制备和应用

Info

Publication number: CN102634551B
Application number: CN2012100561685A
Authority: CN
Inventors: 张翼; 穆军; 冯妍
Original assignee: Dalian Jiaotong University
Current assignee: Dalian Jiaotong University
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: CN102634551A

Abstract

本发明涉及抗细菌抗生素、抗肿瘤药物及杀虫剂领域，具体地说是一种海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物的制备和应用。具体结构式如(I)所示，其制备方法为将爪曲霉DLEP2008001接种于培养基中静止发酵，发酵液经乙酸乙酯萃取，菌丝体由有机溶剂提取，合并后粗提物用有机溶剂进行硅胶柱梯度层析，经薄层层析检测，将以洗脱液体积比1∶2梯度的洗脱组分继续进行硅胶柱、反相柱和凝胶柱层析分离纯化得目标化合物。该化合物可抑制耐甲氧基青霉素金黄色葡萄球菌，选择性抑制DNA损伤修复基因缺陷型大肠杆菌，杀死卤虫幼虫，并抑制人类肺癌细胞株A-549生长，具有作为抗细菌抗生素、抗肿瘤药物及杀虫剂的潜在用途。

Description

一种海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物及其制备和应用

技术领域

本发明涉及抗细菌抗生素、抗肿瘤药物及杀虫剂领域，具体地说是一种海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物及其制备和应用。

背景技术

目前在临床治疗中发现病原微生物的耐药性越来越强，尤其是耐甲氧基青霉素金黄色葡萄球菌（MRSA）造成的感染越来越严重，很多传统抗生素已基本丧失疗效；另外临床治疗发现肿瘤的耐药性也在不断增强，且出现多药耐药性现象，已有抗肿瘤药物在临床化疗中越来越力不从心，因此有必要寻找新型的抗生素和抗肿瘤药物来满足临床药物研发的需要。此外，在农业生产因为过度使用各种化学合成农药，造成严重的食品、土壤及水污染，并经过食物链危及人体健康和生态平衡，农药残留也严重阻碍了我国的农产品出口；而生物农药具有不易产生抗药性、对非靶生物安全、环境友好且易于自然降解等优点，对于人类健康、环境保护及农业可持续发展具有重要的意义。海洋真菌来源的抗细菌抗生素、抗肿瘤药物及杀虫剂具有易于大规模发酵生产、高效、易于克服抗药性等优点，易于实现药源稳定供给，具有较好的经济、社会与环境效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然的附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物及其制备和应用。为实现上述目的，本发明采用真菌爪曲霉（Aspergillus unguis）CGMCC No.3372菌种，其于2009年10月29日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC），北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC No.3372,株号为DLEP2008001；技术方案如下：

所述的海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物的制备方法，包括如下操作步骤：

Ⅰ.发酵

将爪曲霉（Aspergillus unguis）CGMCC No.3372接种于真菌液体培养基中静止发酵，过滤，分别收集菌丝体和发酵液；

其中，所述真菌液体培养基组成，每升中含：土豆汁500mL，天然粗海盐配制的40g/L盐水500mL，蔗糖20g；

Ⅱ.粗提

将步骤Ⅰ获得的发酵液经乙酸乙酯萃取并浓缩，将步骤Ⅰ获得的菌丝体用有机溶剂提取并浓缩，将所得浓缩物合并，即为粗提物；

其中，所述有机溶剂为氯仿、丙酮、乙酸乙酯、乙醇、甲醇中一种或几种；

Ⅲ.分离纯化

将步骤Ⅱ获得的粗提物经硅胶柱层析、反相柱层析、凝胶柱层析或高压液相色谱分离得常温常压下为无色针晶。

本发明的再一方面：经抗菌实验得出该化合物对耐甲氧基青霉素的金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)为2μg/mL,且该化合物对DNA损伤修复基因缺陷型大肠杆菌具有极显著的选择抑制活性（即对野生型大肠杆菌MIC为大于512μg/mL，而对DNA损伤修复基因缺陷型的大肠杆菌MIC为2μg/mL，表明该化合物具有损伤DNA的能力，有可能作为抗菌或抗肿瘤药物），经抗肿瘤实验得出该化合物对人类肺癌细胞株A-549的半抑制浓度(IC₅₀)为1.3μmol/mL，经杀虫活性实验得出该化合物对卤虫幼虫的半致死浓度(LD₅₀)为4.11μg/mL。

因此，上文所述的氯代缩酚酸环醚类化合物在制备抗细菌剂、抗肿瘤药物及农用杀虫剂中具有广泛的应用前景。

本发明的创新特征是：

本发明通过分离于海洋红藻扇形拟伊藻体表的真菌爪曲霉（Aspergillus unguis）CGMCC No.3372发酵经提取、分离获得的一种氯代缩酚酸环醚类天然化合物，经多种实验得出该化合物在制备抗细菌剂、抗肿瘤药物及农用杀虫剂中都具有广泛的应用前景，有较好的经济、社会与环境效益。

图1：核磁共振氢谱(¹H NMR，CDCl₃,500MHz)δ6.58(s),5.40(q),2.53(s),2.28(s),1.94(t,1.3),1.87(dd,6.5,1.0);

图2：核磁共振碳谱(¹³C NMR，CDCl₃,125MHz)δ162.4(s),161.9(s),155.7(s),149.7(s),142.6(s),141.9(s),141.7(s),134.4(s),129.3(s),127.5(d),119.5(s),116.0(s),115.5(s),115.1(s),105.9(d),18.6(q),17.3(q),13.8(q),10.1(q)；

图3：高分辨ESI质谱显示准分子离子峰[M+Na]+质荷比为m/z 417.0266,理论计算值为m/z417.0272，表明吻合程度很好。

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本发明实施例中所用试剂如无特殊说明，均由常规方法制备或者由商业途径购买获得。

真菌爪曲霉（Aspergillus unguis）CGMCC No.3372菌种，其于2009年10月29日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC），北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC No.3372,株号为DLEP2008001；

实施例1

该海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物的制备方法：

Ⅰ.发酵

附图说明

具体实施方式

(a)取平板上生长良好的真菌爪曲霉(Aspergillus unguis)CGMCC No.3372菌种；连同培养基一起切成小块接种于PSB液体培养基中，每500L三角瓶中放200mL培养基，共50瓶，28℃培养箱静止发酵20天之后，加入发酵液一半体积的乙酸乙酯杀灭真菌，纱布过滤，分别收集菌丝体和发酵液。

所述PSB液体培养基组成为每升含土豆汁500mL，天然粗海盐配制的40g/L海水500mL，蔗糖20g，pH值不调节；

土豆汁制备方法：取市售普通土豆去皮后切成1厘米见方小块，每200g土豆块加蒸馏水500mL，煮沸20min后以双层脱脂纱布过滤，滤液定容至500mL。

天然粗海盐为购自大连盐化集团有限公司的天然日晒盐。

II.粗提

将步骤I获得的发酵液约10L，用乙酸乙酯萃取三次，减压浓缩；将步骤①获得的粉碎后用甲醇提取三次，减压浓缩；浓缩物分别经薄层层析检测，其结果相似，合并发酵液和菌丝体两部分的浓缩物为粗提物12g。

III.分离纯化

将步骤II获得的粗提物经硅胶柱层析、反相柱层析、凝胶柱层析或高压液相色谱分离得到该氯代缩酚酸环醚类化合物。

a.将粗提物，依次使用石油醚-二氯甲烷体积比1∶2、1∶3，二氯甲烷-甲醇体积比100∶1、50∶1、20∶1、10∶1、5∶1、2∶1的梯度进行连续洗脱，分别收集洗脱液，再用薄层色谱(Thin Layer Chromatography，TLC)检测，TLC检测时用茴香醛-硫酸作为显色剂，根据Rf值来判断、合并相同或类似部分，获得17个组分(1～17)。将组分2即以石油醚-二氯甲烷1∶2梯度洗脱下的主要组分再进行硅胶柱、反相柱和凝胶柱层析分离

b.将步骤a收集的洗脱组分再进行硅胶柱层析，洗脱液为体积比40∶1的石油醚-乙酸乙酯；

c.将步骤b收集的洗脱组分进行反相柱层析，洗脱液为体积百分含量为90％的甲醇水溶液；

d.将步骤c收集的洗脱组分进行凝胶柱层析，洗脱液为甲醇；收集符合以下特征的组分，即该海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物：

①TLC检测收集在254nm紫外线照射下呈单个、均匀的深紫色斑点，茴香醛硫酸不显色的组分；

②在检测用的薄层层析条件下Rf值为0.25的组分；所述的检测用薄层层析板为GF254硅胶板，展开剂为体积比为3∶1的石油醚-乙酸乙酯，添加0.1％体积的乙酸；

③在检测用的高效液相分析条件下保留时间为22.5min的单一色谱峰的组分；所述的检测用高效液相色谱分析条件为Hypersil C-18柱，填料粒径5微米，柱尺寸4.6mm×250mm，流动相为体积百分含量为55％的甲醇水溶液，添加万分之一体积的改性剂乙酸，流速1 ml/min。

经上述分离过程得到式(I)所示的海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物(13.2毫克)；确定为纯化合物。经波谱分析，其结构鉴定为一种新的氯代缩酚酸环醚类天然产物，结构式如(I)所示，命名为Unguisin。

该化合物具有以下理化和波谱特性：

无色针晶，核磁共振氢谱(¹H NMR，CDCl₃，500MHz)δ6.58(s)，5.40(q)，2.53(s)，2.28(s)，1.94(t，1.3)，1.87(dd，6.5，1.0)；核磁共振碳谱(¹³C NMR，CDCl₃，125MHz)δ162.4(s)，161.9(s)，155.7(s)，149.7(s)，142.6(s)，141.9(s)，141.7(s)，134.4(s)，129.3(s)，127.5(d)，119.5(s)，116.0(s)，115.5(s)，115.1(s)，105.9(d)，18.6(q)，17.3(q)，13.8(q)，10.1(q)；高分辨质谱(HRESIMS)[M+Na]⁺m/z 417.0266，计算值417.0272。

实施例3

抑革兰氏阳性耐药菌活性实验：

金黄色葡萄球菌是非常常见的病菌，有时候它会进入人体内而引起感染。这种感染轻微的会在皮肤上长疮和丘疹，严重的则可引起肺炎或血液感染。对葡萄球菌引起的感染通常用青霉素类的抗生素甲氧西林治疗，在大部分情况下非常有效。但是有些葡萄球菌菌株对甲氧西林形成了抗药性，也就是耐甲氧基青霉素的金黄色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcus aureus，MRSA)。1961年在英国发现了首例MRSA，之后以惊人的速度在世界范围内蔓延，是临床最常见的革兰氏阳性耐药细菌，据估计每年大约有十万人因为感染MRSA而住院治疗，也是新抗生素研发的重要靶标病原微生物。

方法：采用国际标准的微量肉汤稀释法(National Committee for Clinical Laboratory Standards.2003.Methods for dilution antimicrobial susceptibility tests for bacteria that grow aerobically，5th ed.Approved standard M7-A6.)测定化合物对耐甲氧基青霉素的金黄色葡萄球菌(MRSA)的最小抑菌浓度(MIC值)。

实验结果：上述获得的该氯代缩酚酸环醚类化合物的MIC值为2μg/mL，具有的抑制MRSA的活性。

实施例4

以大肠杆菌为靶标的DNA损伤修复实验：

DNA损伤修复实验的机理为采用两株由美国耶鲁大学大肠杆菌菌种库赠与的大肠杆菌进行对照抗菌试验，一株为DNA损伤修复基因正常的野生型大肠杆菌AB1157，一株为DNA损伤修复基因缺陷型的大肠杆菌AB3027，如果测试样品表现出对缺陷型菌株的显著选择抑制，则表明该样品可能具有损伤DNA的机制，由于很多抗菌、抗肿瘤药物均具有损伤DNA的作用机制，故该对照试验可用于筛选抗菌、抗肿瘤候选药物。

方法：采用国际标准的微量肉汤稀释法(National Committee for Clinical Laboratory Standards.2003.Methods for dilution antimicrobial susceptibility tests for bacteria that grow aerobically，5th ed.Approved standard M7-A6.)测定该氯代缩酚酸环醚类化合物对野生型大肠杆菌和DNA损伤修复基因缺陷型大肠杆菌的各自最小抑菌浓度(MIC值)，培养基为标准的营养肉汤培养基(NB)。

实验结果：上述获得的该氯代缩酚酸环醚类化合物对DNA损伤修复基因缺陷型大肠杆菌具有极显著的选择抑制活性。即对野生型大肠杆菌抑制较弱，其MIC大于512μg/mL，而对DNA损伤修复基因缺陷型的大肠杆菌抑制活性很强，其MIC为2μg/mL，表明该化合物具有损伤DNA的能力，有可能作为抗菌或抗肿瘤药物。

实施例5

杀虫活性实验：

卤虫(brine shrimp)又称盐水丰年虫，属节肢动物门、甲壳纲、无甲目、盐水丰年虫科、卤虫属，是一种具有较高经济价值的鱼类饵料生物，也是一种对于毒素较为敏感的重要实验动物，其实验室培养的2～3龄幼虫可用于评价杀虫剂的活性强弱。

杀虫活性实验方法(详见申请人论文Toxicology Mechanisms and Methods，2012，22(1)，23～30)。

卤虫孵化与收集：经过室内自然光刺激复苏的冻存卤虫卵加入一个双室连通器式培养装置的孵化池中培养，连通器中盛有天然粗海盐配制的海水(30g/L)，卵投放量为1g/L，先关闭连通器通道。经28℃下约2000勒克斯光照24小时孵化后，开启连通器通道，并将孵化池遮光，而收集池保持光照12～24h，进行光诱导；然后关闭连通器通道，用开口光润的移液枪头吸取收集池中的卤虫幼虫进行后续试验。

卤虫生物致死法：将样品在96孔板中用无水甲醇连续倍半稀释成系列浓度，真空干燥除去有机溶剂，每孔加入200微升卤虫幼虫悬液(含20～30只虫体)，并设置空白对照组，28℃培养24h后在双目体视显微镜下计数每孔中幼虫总数及死亡数，计算每孔的校正死亡率，

校正死亡率＝(对照组死亡率-处理孔死亡率)/对照组存活率×100％；

以校正死亡率-浓度的log2对数做图，在线性较好的10％～90％死亡率区间取线性趋势线，计算半致死剂量LC50。

实验结果：上述获得的该氯代缩酚酸环醚类化合物的半致死剂量LC50为4.11μg/mL，表明其具有杀虫活性。

实施例6

抑制肿瘤细胞生长实验：

由上海国家新药筛选中心采用抗肿瘤药物筛选常用的人肺癌细胞株A-549进行体外抗肿瘤活性试验。

方法：根据细胞生长速率，将处于对数生长期的肿瘤细胞接种于96孔培养板，贴壁生长24小时再加入该氯代缩酚酸环醚类化合物。浓度设置10^-4～10^-8M，每个浓度设三复孔。并设相应浓度的生理盐水溶媒对照及无细胞调零孔。肿瘤细胞在37℃、5％CO₂条件下培养72小时，然后倾去培养液，用10％冷TCA固定细胞，4℃放置1小时后用蒸馏水洗涤5次，空气中自然干燥。然后加入由1％冰醋酸配制的SRB(Sigma)溶液，室温中染色15分钟，去上清液，用1％醋酸洗涤5次，空气干燥。最后加入Tris溶液，酶标仪560nm波长下测定A值。根据A值计算每孔抑制率，

每孔抑制率＝(A_对照-A_处理)/A_对照×100％，并取平均值。

以抑制率-1g浓度作图，取线性趋势线，计算半抑制浓度IC50(参照文献Clin Cancer Res.2004，10(24)，8266～8274)。

实验结果：上述获得的该氯代缩酚酸环醚类化合物的IC50为1.3μmol/mL，表明其具有有意义的抗肿瘤活性。

Claims

1.一种海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物的制备方法，其特征在于包括如下操作步骤：

Ⅰ. 发酵

将爪曲霉（Aspergillus unguis）CGMCC No.3372接种于真菌液体培养基中静止发酵，过滤，分别收集菌丝体和发酵液；

其中，所述真菌液体培养基组成，每升中含：土豆汁500 mL，天然粗海盐配制的40 g/L盐水500 mL，蔗糖20 g；

Ⅱ. 粗提

Ⅲ. 分离纯化

a. 将步骤Ⅱ获得的粗提物经硅胶柱层析，用石油醚-二氯甲烷或石油醚-氯仿进行梯度洗脱，收集以洗脱液体积比1:2～3梯度的洗脱的组分；

b. 将步骤a收集的洗脱组分再进行硅胶柱层析，洗脱液为体积比40～30:1的石油醚-乙酸乙酯;

c. 将步骤b收集的洗脱组分进行反相柱层析，洗脱液为体积百分含量为90%的甲醇水溶液；

d. 将步骤c收集的洗脱组分进行凝胶柱层析，洗脱液为甲醇；收集符合下述特征的组分，即权利要求1所述的海藻附生真菌氯代缩酚酸环醚类化合物（I）：

（I）

TLC检测收集在254nm紫外线照射下呈单个、均匀的深紫色斑点，茴香醛硫酸不显色的组分；

在检测用的薄层层析条件下Rf值为0.25的组分；所述的检测用薄层层析板为GF254硅胶板，展开剂为体积比为3:1的石油醚-乙酸乙酯，添加0.1%体积的乙酸；

在检测用的高效液相分析条件下保留时间为22.5 min的单一色谱峰的组分；所述的检测用高效液相色谱分析条件为Hypersil C-18柱，填料粒径5微米，柱尺寸4.6 mm×250 mm,流动相为体积百分含量为55%的甲醇水溶液，添加万分之一体积的改性剂乙酸，流速1 ml/min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤a或b中所述的硅胶柱层析，所用硅胶为200~300目。

3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤Ⅰ中静止发酵的条件是：28℃培养箱静止发酵20天之后，加入发酵液一半体积的乙酸乙酯杀灭真菌。

4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤Ⅱ中的发酵液用乙酸乙酯萃取三次，减压浓缩；菌丝体粉碎后用甲醇提取三次，减压浓缩。

5. 利用权利要求1所述的制备方法获得的该氯代缩酚酸环醚类化合物，在常温常压下为无色针晶。

6. 根据权利要求5所述的该氯代缩酚酸环醚类化合物在制备抗细菌剂、抗肿瘤药物及农用杀虫剂中的应用。