CN111808015A - 一类苯丙氨酸来源的细胞松弛素及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一类苯丙氨酸来源的细胞松弛素(cytochalasins)及其制备方法和应用。该类细胞松弛素类化合物的制备方法如下:将一株三尖杉(Cephalotaxus fortunei Hook.f)叶子中的内生真菌Xylaria sp.CFL5接种于大米培养基,待其生长3周后,切碎培养基,并用乙酸乙酯浸泡提取,减压浓缩得粗浸膏;该提取物用大孔树脂、硅胶及半制备的高效液相色谱柱分离,即得该类化合物。该类化合物对LAG3与MHC Ⅱ的结合及LAG3与FGL1的结合具有明显的抑制活性,进而抑制肿瘤细胞的免疫逃逸,所以该类化合物可能作为一种新型抗癌候选药物。
Description
技术领域
本发明属于生物化工技术领域,具体涉及一类苯丙氨酸来源的细胞松弛素及其制备方法和应用。
背景技术
植物内生真菌因其与宿主植物长期共存,对于宿主植物的生长生存有着重要的作用,比如,保护植物免受昆虫、食草动物进食,促进植物生长,产生信号分子吸引昆虫、鸟类帮助授粉等。研究表明,这些作用的存在与植物内生真菌产生的天然产物有很大的相关性,有些内生真菌甚至可以产生与宿主植物相同或相似的代谢产物。因而对植物内生真菌及其代谢产物的研究可以探寻植物与内生真菌的协同进化关系,同时又是一个寻找有价值的天然产物的重要途径。
三尖杉(Cephalotaxus fortunei Hook.f)为我国特有树种,隶属于裸子植物三尖杉科(Cephalotaxaceae)三尖杉属(Cephalotaxus)。三尖杉属植物的主要活性成分是生物碱,如:三尖杉酯碱(harringtonin)和高三尖杉酯碱(homobarringtonie)。从该属植物的根、树皮、种子等部位中提取的多种生物碱被临床证明具有抗癌作用,特别是在白血病治疗方面具有较高的应用价值,其中高三尖杉酯碱已于2012年被美国FDA批准上市,用于治疗慢性粒细胞白血病。虽然对三尖杉植物的化学成分已有了比较多的研究成果,但关于三尖杉内生真菌次级代谢产物的研究却很稀少,因此有望从其内生真菌中获得结构新颖活性优良的化合物。
LAG 3(淋巴细胞活化基因3)是一种靶向肿瘤微环境内的抑制受体,可抑制CD4和CD8 T细胞的增殖、活化、效应功能及稳态,但被其配体激活后,可促进肿瘤细胞的免疫逃逸。在很长的一段时间里,人们认为MHCⅡ(主要组织相容性复合体Ⅱ)为其典型配体。然而,MHCⅡ是否单独负责LAG-3的抑制功能仍存在争议。研究人员于2018年证明了FGL1是一种肝脏分泌蛋白,是一种独立于MHCⅡ的主要LAG3功能配体。该发现揭示了一种免疫逃逸机制,并对癌症免疫治疗的设计具有指导意义。因此,开发具有抑制LAG3与MHCⅡ结合及抑制LAG3与FGL1结合的小分子抑制剂,可为癌症免疫治疗提供一个新思路,提高癌症的治愈率。
发明内容
本发明的目的之一是提供结构新颖的苯丙氨酸来源细胞松弛素类化合物,本发明化合物Xylariasin A(Xs-1)、12-Hydroxyl zygosporin G(Xs-2)、Cytochalasin C(Xs-3)、6,7-Dihydro-7-oxo-cytochalasin C(Xs-4)和Zygosporin E(Xs-5),其中化合物Xs-1是一个首次报道的新化合物,这些化合物结构式如式(Ⅰ)所示:
本发明的目的之二是提供制备一类苯丙氨酸来源的细胞松弛素衍生物的方法,其特征在于,该类化合物是从三尖杉叶子内生真菌Xylaria sp.CFL5发酵提取物中获得的,具体在于将真菌Xylaria sp.CFL5接种于大米培养基,待其生长3周后,切碎培养基,并用乙酸乙酯浸泡提取,减压浓缩得粗浸膏;该提取物用大孔树脂、硅胶及半制备的高效液相色谱柱分离,即得该类化合物。包括以下步骤:
S1、将真菌Xylaria sp.CFL5接种于YMG培养基,140rpm,28℃培养5天,得到种子液。之后将其按每瓶10mL接种量加入大米培养基,于28℃恒温培养3周。
S2、待发酵结束,切碎大米培养基。使用EtOAc室温浸提5次,减压蒸馏除去溶剂,从而获得粗浸膏。
S3、使用大孔树脂对该粗浸膏进行分段,用30%,50%,80%,95%EtOH作为流动相梯度洗脱,获得了4个组分(Fr.1–4)。
S4、Fr.3使用正相硅胶柱进行分段,流动相为石油醚/乙酸乙酯的混合溶剂梯度洗脱(体积比从10:1到1:2),通过TLC检测,将相似的样品进行合并,共得到了7个组分(Fr.3A–3G)。
S5、Fr.3B使用HPLC(MeCN/H2O=7:3,v/v)进行分离,得到了新化合物Xs-1(tR=30min)。
S6、使用高效液相纯化Fr.3E的过程中(MeCN/H2O=23:17,v/v),得到了化合物Xs-4(tR=50min),Xs-3(tR=60min)。
S7、化合物Xs-2(tR=18min),Xs-5(tR=32min)在使用高效液相纯化Fr.3F的过程中(MeCN/H2O=101:99,v/v)获得。
所述YMG培养基的制备方法为:酵母提取物4g,麦芽提取物10g,葡萄糖10g,蒸馏水1L,121℃灭菌30min,放冷即得。
所述大米培养基的制备方法为:称取80g大米于1L锥形瓶中,加入4g蔗糖,120mL蒸馏水,封口于121℃灭菌30min,放冷即得。
所述S5、S6、S7中半制备液相色谱的液相色谱仪为Waters 1525,流动相为乙腈-水或甲醇-水,流速为2mL/min,检测器为Waters 2998光电二极管阵列检测器,检测波长为200-400nm,色谱柱为Waters Sunfire C18半制备柱,规格为10×250mm。
本发明的目的之三是提供式(Ⅰ)所述的5个化合物或其药用盐抑制肿瘤细胞的免疫逃逸,在制备抗肿瘤药物中的应用。
本发明的目的之四是提供一种抗肿瘤药物,其特征在于:包括有效量的作为活性成份的权利要求1所述的式(Ⅰ)化合物,或其药用盐,和药学上可以接受的载体。
本发明的有益效果为:从三尖杉(Cephalotaxus furtunei Hook.f)新鲜叶片的内生真菌Xylaria sp.CFL5的大米培养发酵提取物中并分离得到一类苯丙氨酸来源的细胞松弛素类化合物(Xs-1-Xs-5)。该类化合物对LAG3与MHCⅡ的结合及LAG3与FGL1的结合具有明显的抑制活性,进而抑制肿瘤细胞的免疫逃逸,所以该类化合物可能作为一种新型抗癌候选药物,并为三尖杉(Cephalotaxus fortunei Hook.f)内生真菌资源的合理开发利用提供科学依据。同时微生物因其能够多次培养且培养时间短,培养条件可控,并能稳定地产生一些具有良好生物活性的天然产物,可实现大量制备某一产物等特点,因此,该类分子的长期可持续制备容易实现。
附图说明
图1为化合物Xs-1-Xs-5的结构式
图2为化合物Xs-1的高分辨质谱图;
图3为化合物Xs-1的1HNMR谱;
图4为化合物Xs-1的13CNMR谱;
图5为化合物Xs-1的DEPT 135谱;
图6为化合物Xs-1的1H-1H COSY谱;
图7为化合物Xs-1的HSQC谱;
图8为化合物Xs-1的HMBC谱;
图9为化合物Xs-1的NOESY谱.
图10-14为化合物Xs-1到Xs-5分别与LAG3蛋白结合曲线
具体实施方式
实施例1
结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
制备过程
将三尖杉(Cephalotaxus fortunei Hook.f)叶子内生真菌Xylaria sp.CFL5接种于YMG培养基(组成为:酵母提取物4g,麦芽提取物10g,葡萄糖10g,蒸馏水1L),140rpm,28℃培养5天,得到种子液。之后将其按每瓶10mL接种量加入大米培养基(80g大米,4g蔗糖,120mL蒸馏水),于28℃恒温培养3周。待发酵结束,切碎大米培养基。使用EtOAc室温浸提5次,减压蒸馏除去溶剂,从而获得粗浸膏。使用大孔树脂对该粗浸膏进行分段,用30%,50%,80%,95%EtOH作为流动相梯度洗脱,获得了4个样品段(Fr.1–4)。
Fr.3使用正相硅胶柱进行分段,流动相为石油醚/乙酸乙酯的混合溶剂梯度洗脱(体积比从10:1到1:2),通过TLC检测,将相似的样品进行合并,共得到了7个极性段(Fr.3A–3G)。Fr.3B使用HPLC(MeCN/H2O=7:3,v/v)进行分离,得到了新化合物Xs-1(tR=30min)。使用高效液相纯化Fr.3E的过程中(MeCN/H2O=23:17,v/v),得到了化合物Xs-4(tR=50min),Xs-3(tR=60min)。化合物Xs-2(tR=18min),Xs-5(tR=32min)在使用高效液相纯化Fr.3F的过程中(MeCN/H2O=101:99,v/v)获得。分离过程中半制备液相色谱的液相色谱仪为Waters1525,流动相为乙腈-水或甲醇-水,流速为2mL/min,检测器为Waters 2998光电二极管阵列检测器,检测波长为200-400nm,色谱柱为Waters Sunfire C18半制备柱,规格为10×250mm。
实施例2
将三尖杉(Cephalotaxus fortunei Hook.f)叶子内生真菌Xylaria sp.CFL5接种于YMG培养基(组成为:酵母提取物40g,麦芽提取物100g,葡萄糖100g,蒸馏水10L),140rpm,30℃培养5天,得到种子液。之后将其按每瓶100mL接种量加入大米培养基(800g大米,40g蔗糖,1200mL蒸馏水),于28℃恒温培养3周。待发酵结束,切碎大米培养基。使用EtOAc室温浸提5次,减压蒸馏除去溶剂,从而获得粗浸膏。使用大孔树脂对该粗浸膏进行分段,用30%,50%,80%,95%EtOH作为流动相梯度洗脱,获得了4个样品段(Fr.1–4)。
Fr.3使用正相硅胶柱进行分段,流动相为石油醚/乙酸乙酯的混合溶剂梯度洗脱(体积比从10:1到1:2),通过TLC检测,将相似的样品进行合并,共得到了7个极性段(Fr.3A–3G)。Fr.3B使用HPLC(MeCN/H2O=7:3,v/v)进行分离,得到了新化合物Xs-1(tR=30min)。使用高效液相纯化Fr.3E的过程中(MeCN/H2O=23:17,v/v),得到了化合物Xs-4(tR=50min),Xs-3(tR=60min)。化合物Xs-2(tR=18min),Xs-5(tR=32min)在使用高效液相纯化Fr.3F的过程中(MeCN/H2O=101:99,v/v)获得。
实施例3
将三尖杉(Cephalotaxus fortunei Hook.f)叶子内生真菌Xylaria sp.CFL5接种于YMG培养基(组成为:酵母提取物40g,麦芽提取物100g,葡萄糖100g,蒸馏水10L),140rpm,30℃培养5天,得到种子液。之后将其按每瓶100mL接种量加入大米培养基(800g大米,40g蔗糖,1200mL蒸馏水),于28℃恒温培养2周。待发酵结束,切碎大米培养基。使用EtOAc室温浸提5次,减压蒸馏除去溶剂,从而获得粗浸膏。使用大孔树脂对该粗浸膏进行分段,用30%,50%,80%,95%EtOH作为流动相梯度洗脱,获得了4个样品段(Fr.1–4)。
Fr.3使用正相硅胶柱进行分段,流动相为石油醚/乙酸乙酯的混合溶剂梯度洗脱(体积比从10:1到1:2),通过TLC检测,将相似的样品进行合并,共得到了7个极性段(Fr.3A–3G)。Fr.3B使用HPLC(MeCN/H2O=7:3,v/v)进行分离,得到了新化合物Xs-1(tR=30min)。使用高效液相纯化Fr.3E的过程中(MeCN/H2O=23:17,v/v),得到了化合物Xs-4(tR=50min),Xs-3(tR=60min)。化合物Xs-2(tR=18min),Xs-5(tR=32min)在使用高效液相纯化Fr.3F的过程中(MeCN/H2O=101:99,v/v)获得。
不同实施例所得化合物性质基本相同,该方法对于原料配比和环境要求都相对友好。
实施例4
活性测试
1.化合物抑制LAG3蛋白与MHC II蛋白结合活性测试
化合物活性筛选测定使用Cisbio市售的LAG3/MHC II结合测定试剂盒。使用DMSO将待测化合物样品进行溶解,并使用试剂盒中配备的稀释液将待测化合物进行稀释,使其成为待测液母液。将2μL化合物待测液母液,4μL Tag1-LAG3蛋白和4μL Tag2-MHC II蛋白加入96孔板中。于室温孵育15分钟,再加入5μL anti-Tag1-Tb3+和5μL anti-Tag2-XL665(或10μL anti-Tag1-Tb3+与anti-Tag2-XL665的预混液),混合均匀,此时,每个孔中的最终体积为20μL(控制DMSO浓度在0.5%以下)。在室温下孵育1小时至过夜,利用均相时间分辨荧光(Homogeneous Time-resolved Fluorescence)检测仪检测波长665nm处特异性发射信号。阳性对照按照组成为4μL Tag1-LAG3、4μL Tag2-MHC II、5μL anti-Tag1-Tb3+和5μL anti-Tag2-XL665,以及2μL稀释液。阴性对照按照组成为4μL Tag2-MHC II、5μL anti-Tag1-Tb3+和5μL anti-Tag2-XL665,以及6μL稀释液。空白对照组成为5μL anti-Tag1-Tb3+和10μL稀释液,以及5μL检测缓冲液。按照公式“抑制率=(阳性对照组665nm荧光信号-实验组665nm荧光信号)/(阳性对照组665nm荧光信号-空白组665nm荧光信号)”计算抑制率,并绘制剂量反应回归曲线,计算IC50值。实验结果表明化合物Xs-1,XS-2,Xs-3,Xs-4,Xs-5对LAG3蛋白与MHCⅡ的结合具有显著的抑制作用,此外,BIOCORE实验曲线表明这些化合物与LAG3蛋白具有良好的结合表明这些化合物能够抑制癌症细胞中的免疫逃逸,具有深入开发成抗癌免疫抑制小分子药物的潜力。
2.化合物抑制LAG3蛋白与FGL1蛋白结合活性测试
化合物活性筛选测定使用Cisbio市售的LAG3/FGL1结合测定试剂盒。使用DMSO将待测化合物样品进行溶解,并使用试剂盒中配备的稀释液将待测化合物进行稀释,使其成为待测液母液。将2μL化合物待测液母液,4μL Tag1-LAG3蛋白和4μL Tag2-FGL1蛋白加入96孔板中。于室温孵育15分钟,再加入5μL anti-Tag1-Tb3+和5μL anti-Tag2-XL665(或10μLanti-Tag1-Tb3+与anti-Tag2-XL665的预混液),混合均匀,此时,每个孔中的最终体积为20μL(控制DMSO浓度在0.5%以下)。在室温下孵育1小时至过夜,利用均相时间分辨荧光(Homogeneous Time-resolved Fluorescence)检测仪检测波长665nm处特异性发射信号。阳性对照按照组成为4μL Tag1-LAG3、4μL Tag2-FGL1、5μL anti-Tag1-Tb3+和5μL anti-Tag2-XL665,以及2μL稀释液。阴性对照按照组成为4μL Tag2-FGL1、5μL anti-Tag1-Tb3+和5μL anti-Tag2-XL665,以及6μL稀释液。空白对照组成为5μL anti-Tag1-Tb3+和10μL稀释液,以及5μL检测缓冲液。按照公式“抑制率=(阳性对照组665nm荧光信号-实验组665nm荧光信号)/(阳性对照组665nm荧光信号-空白组665nm荧光信号)”计算抑制率,并绘制剂量反应回归曲线,计算IC50值。实验结果表明化合物Xs-1,XS-2,Xs-3,Xs-4,Xs-5对LAG3蛋白与FGL1的结合具有显著的抑制作用,此外,BIOCORE实验曲线表明这些化合物与LAG3蛋白具有良好的结合,表明这些化合物能够抑制癌症细胞中的免疫逃逸,具有深入开发成抗癌免疫抑制小分子药物的潜力。
表1化合物Xs-1-Xs-5在50μM时,抑制LAG3与MHCⅡ结合及对LAG3与FGL1结合的抑制率
表2化合物Xs-1,Xs-2,Xs-4,Xs-5抑制LAG3与MHCⅡ结合及LAG3与FGL1结合的IC50值
表3化合物Xs-1,Xs-2,Xs-3的1H NMR数据
图4化合物Xs-1,Xs-2,Xs-3的13C NMR数据
化合物Xs-1的理化数据:白色粉末。IR(KBr)νmax3324,2963,2926,1743,1703,1604,1456,1227,1098,1037,737,702cm-1;HRESIMS[M+H]+m/z476.2793(calcd for C30H38NO4476.2795);1H及13C NMR数据,见于表3和表4。
图5化合物Xs-4,Xs-5的1H和13C NMR数据
3.细胞松弛素类化合物具有LAG3/MHCⅡ以及LAG3/FGL1蛋白结合抑制活性为我们首次测试并报道,表明这些分子具有开发为抗肿瘤免疫抑制剂的潜力,图10–图14是化合物Xs-1–Xs-5分别与LAG3蛋白的结合曲线,也表示了这些分子的良好结合特性。特别强调的是Xs-4也是首次从微生物中直接得到,而并非合成所得。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的内容和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的一类抗肿瘤药物的制备方法,其特征在于,所述苯丙氨酸来源细胞松弛素类化合物是从三尖杉叶子内生真菌Xylaria sp.CFL5发酵提取物中获得的。
3.根据权利要求1所述的一类抗肿瘤药物的制备方法,其特征在于,制备方法为:将真菌三尖杉叶子内生真菌接种于培养基,待其生长2–5周后,切碎培养基,并用乙酸乙酯浸泡提取,减压浓缩得粗浸膏;该提取物用大孔树脂、硅胶及半制备的高效液相色谱柱分离,即得该类化合物。
4.根据权利要求3所述的一类抗肿瘤药物的制备方法,其特征在于,制备步骤如下:
S1、将真菌三尖杉叶子内生真菌接种于YMG培养基,140rpm,28℃培养5天,得到种子液。之后将其按每瓶10mL接种量加入大米培养基,于28℃恒温培养3周。
S2、待发酵结束,切碎培养基。使用EtOAc室温浸提5次,减压蒸馏除去溶剂,从而获得粗浸膏。
S3、使用大孔树脂对该粗浸膏进行分段,用30%,50%,80%,95%EtOH作为流动相梯度洗脱,获得4个组分Fr.1–4,依次对应为30%,50%,80%,95%EtOH洗脱相。
S4、Fr.3使用正相硅胶柱进行分段,流动相为石油醚/乙酸乙酯的混合溶剂梯度洗脱,体积比依次为10:1,5:1,2:1,1:1,1:2,通过TLC检测,将相似的样品进行合并,得到7个组分Fr.3A–3G,Fr.3A对应10:1,Fr.3B对应5:1,Fr.3C和Fr.3D对应2:1,Fr.3E对应1:1,Fr.3F对应1:2,Fr.3G对应样品部位。
S5、Fr.3B使用HPLC,其中MeCN/H2O=7:3,v/v;进行分离,得到了化合物Xs-1(Xylariasin A),tR=30min。
S6、使用高效液相纯化Fr.3E的过程中,即MeCN/H2O=23:17,v/v,得到了化合物Xs-4(6,7-Dihydro-7-oxo-cytochalasin C),tR=50min;Xs-3(Cytochalasin C),tR=60min。
S7、化合物Xs-2(12-Hydroxyl zygosporin G),tR=18min;Xs-5(Zygosporin E),tR=32min;在使用高效液相纯化Fr.3F的过程中MeCN/H2O=101:99,v/v获得。
5.根据权利要求4所述的一类抗肿瘤药物的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,YMG培养基的制备方法为:酵母提取物4g,麦芽提取物10g,葡萄糖10g,蒸馏水1L,121℃灭菌30min,放冷即得。
6.根据权利要求4所述的一类抗肿瘤药物的制备方法,其特征在于,所述步S1中,大米培养基的制备方法为:称取80g大米于1L锥形瓶中,加入4g蔗糖,120mL蒸馏水,封口于121℃灭菌30min,放冷即得。
7.根据权利要求4所述的一类抗肿瘤药物的制备方法,其特征在于,所述S5、S6、S7中半制备液相色谱的液相色谱仪为Waters 1525,流动相为乙腈-水或甲醇-水,流速为2mL/min,检测器为Waters 2998光电二极管阵列检测器,检测波长为200-400nm,色谱柱为WatersSunfire C18半制备柱,规格为10×250mm。
8.根据权利要求1所述的一类抗肿瘤药物的制备方法,其特征在于,所述化合物或其药用盐抑制肿瘤细胞的免疫逃逸,在制备抗肿瘤药物中的应用。
9.根据权利要求1所述的一类抗肿瘤药物的制备方法,其特征在于,所述化合物或其药用盐对于LAG3通路的抑制作用。
10.一种苯丙氨酸来源细胞松弛素类化合物,其特征在于:其结构式为权利要求1中的Xs-1。
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Publication number | Publication date |
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CN111808015B (zh) | 2022-04-26 |
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