Studie über die Anti-Tumor-Aktivität von Phenylspirodrian-Verbindungen in Stachybotrys sp. CPCC401591, einem Pilz, der zur Gattung der Traubenschimmel gehört
Stachybotrys, ein zur Familie der Stachybotryaceae gehörender Pilz, ist eine saprophytische oder schwach parasitische Art, die in Böden, Pflanzen und feuchten Innenräumen weit verbreitet ist. Die von dieser Pilzgattung produzierten Sekundärmetaboliten weisen eine große Vielfalt an Strukturtypen auf, darunter Trichothecene, Diterpene, Phenylspiradriane (PSM), Polyketone, Anthrachinone, zyklische Peptide und Alachalasine. Diese Verbindungen haben bedeutende biologische Aktivitäten in den Bereichen Antitumor, antibakteriell, Malaria, antiviral, Cholesterinesterasehemmung und Entzündungshemmung. In den letzten Jahren wurden immer wieder neue Wirkstoffmoleküle aus der Gattung Botrytis isoliert und gemeldet. Li et al. isolierten und identifizierten Monotrichothecene aus dem aus Schwämmen isolierten S. chartarum WGC-25C-6. Unter ihnen zeigen Verbindungen wie Mytoxin A und Satrotoxin G eine signifikante Anti-Tumor-Aktivität gegen HCT-116, HepG2, BGC-823 und andere Zelllinien, mit IC50<0,01 μ mol/L. Yang et al. identifizierten sechs diterpenoide Verbindungen aus dem aus dem Meer stammenden Papiertraubenpilz J403-SS6. Atranon Q zeigte signifikante hemmende Wirkungen auf pathogene Bakterien, darunter Candida albicans und Enterococcus faecalis, mit MHK-Werten von 8 bzw. 16 μ g/ml.

Die Familie der PSM-Verbindungen ist riesig, und seit 1980 untersuchen Miyazaki et al. den Traubenschimmel S K-76, einen Komplementinhibitor, der aus Komplementi isoliert wurde, und fast 120 Verbindungsmoleküle der PSM-Klasse wurden identifiziert und isoliert. Ma et al. aus S Elf monomere Verbindungen der PSM-Klasse wurden aus Chartarum MXH-X73 isoliert. Studien haben gezeigt, dass Stacky Botrin D Wildtyp-HIV-1 und nicht nukleosidische Reverse-Transkriptase-Inhibitoren (NNRTIs) tolerantes HIV (wie HIV-1 RT-K103N) hemmen kann, wobei die EC50-Werte zwischen 6,2 und 23,8 μ mol/L liegen. Liu et al. aus S Elf Dimermoleküle der PSM-Klasse (Bistachibotyrosine L~V) wurden aus Chartarum CGMCC 3.5365 isoliert. Unter ihnen zeigte die Verbindung Bistachibotyrosin L eine signifikante Antitumoraktivität gegen HepG2, HCT-116, NCI-H460 und andere Zelllinien, mit IC50-Werten zwischen 1,8 und 3,5 μ mol/L.
In dieser Studie wurde der endophytische Pilz Stachybotrys sp. CPCC 401591 für eingehende Untersuchungen ausgewählt. Durch die Kombination von OSMAC-Technologie, LC-MS/MS-Molekülnetzwerkanalyse und PSM-Verbindung UV-Absorptionseigenschaften wurden die Ethylacetat-Phasentrennung und die Reinigung von festen Reisfermentationsprodukten aus dem Stamm CPCC 401591 untersucht. Gleichzeitig wollen wir in Kombination mit Tumorzell-Screening-Modellen wie der menschlichen Leberkrebs-Zelllinie HepG2 antitumoraktive Moleküle aus diesem Stamm extrahieren und isolieren. Die Forschung hat gezeigt, dass der Traubenschimmelpilz CPCC 401591 PSM-Verbindungen produzieren kann und ein Ressourcenbakterium ist, das weitere Untersuchungen verdient.

In dieser Studie wurden die OSMAC-Technologie und die Strategie der molekularen Netzwerkanalyse LC-MS/MS in Kombination mit verschiedenen chromatographischen und modernen spektroskopischen Methoden eingesetzt, um 8 PSM-Verbindungen aus dem Traubenohrpilz Stachybotrys sp. CPCC 401591 zu isolieren. In den letzten Jahren hat die Auswertung und Analyse von Genomdaten filamentöser Pilze ergeben, dass die meisten Pilze typischerweise 40-60 biosynthetische Gencluster (BGCs) enthalten, die mit der Biosynthese von Naturstoffen zusammenhängen. Die derzeit isolierten und identifizierten Metaboliten sind jedoch nur die "Spitze des Eisbergs". Die meisten BGCs im Genom von Fadenpilzen sind stumm oder verborgen, und die möglicherweise kodierte "dunkle Materie" wurde noch nicht identifiziert. Die OS-MAC-Technologie zielt nicht auf die Aktivierung spezifischer stillgelegter Gencluster ab, sondern auf die systematische Veränderung leicht zu handhabender Kulturparameter (einschließlich der Zusammensetzung des Mediums, des pH-Werts und der Kulturtemperatur), um strukturell neue bioaktive Moleküle zu erhalten. Dies macht die OSMAC-Technologie zu einer kostengünstigen, effizienten, vielseitigen und relativ einfachen Forschungsmethode für die Aktivierung des mikrobiellen Sekundärstoffwechsels. Diese Studie konzentriert sich auf den Stamm CPCC 401591 und nutzt die OSMAC-Strategie, um die Auswirkungen von PDB, BY, F2 und Reisfermentationsmedium auf Pilzsekundärmetaboliten zu untersuchen. Basierend auf der Fülle und dem Ertrag von Sekundärmetaboliten in dem Stamm wurde das Reiskulturmedium als optimales Fermentationsmedium bestimmt, was darauf hindeutet, dass die OSMAC-Technologie die Effizienz der Gewinnung von Sekundärmetaboliten in diesem Stamm erheblich verbessert. Gleichzeitig wurde in dieser Studie die GNPS-Strategie der molekularen Netzwerkanalyse angewandt, um die Ethylacetatphase des Fermentationsextrakts des Stammes CPCC 401591 zu analysieren. Die sekundären Massenspektrometriedaten des Analyten wurden mit den Massenspektrometriedaten der Verbindungen in der Datenbank verglichen, um die in der Analyseprobe enthaltenen Verbindungskategorien schnell zu identifizieren und die effiziente Entdeckung bioaktiver Moleküle weiter zu unterstützen.

PSM-Verbindungen werden derzeit nur aus Pilzen der Gattungen Botrytis und Umeda isoliert, was sie zu charakteristischen Molekülen dieser beiden Pilzarten macht. Die Verbindung Stackybotrin D weist eine signifikante Anti-HIV-Aktivität auf, mit EC50-Werten zwischen 6,2 und 23,8 μ M gegen HIV-1 wt, HIV-1 RT-K103N und andere mutierte Stämme. Jia et al. fanden heraus, dass die IC50-Werte von Bistachybotrysin K bei Tumorzelllinien wie HCT116 und NCI-H460 zwischen 1,1 und 4,7 μ M lagen. In dieser Studie wurden die Sekundärmetaboliten im Stamm Stachybotrys sp. CPCC 401591 untersucht. Durch die Kombination der charakteristischen UV-Absorption der Verbindungen (230, 285, 330 nm) und den Einsatz verschiedener chromatographischer und moderner spektroskopischer Techniken wurden die Strukturen von acht PSM-Verbindungen isoliert und bestimmt. In Verbindung mit der GNPS-Analyse wurde festgestellt, dass der Fermentationsextrakt des Stammes immer noch mehrere Monomere und Dimere der PSM-Klasse enthielt, aber die monomeren Verbindungen konnten aufgrund des geringen Gehalts nicht gewonnen werden. Daher können mehr PSM-Moleküle gefunden werden, indem die Fermentationsausbeute weiter erhöht, die Fermentationsbedingungen optimiert und die HPLC-UV-MS-Technologie kombiniert wird. Derzeit haben wir die Sequenzierung des gesamten Genoms des Stammes Stachybotrys sp. CPCC 401591 abgeschlossen und durch Genom-Mining-Methoden zwei mögliche biosynthetische Gencluster psd1 und psd2 für PSM-Verbindungen gefunden. Beide Gencluster enthalten Gene, die für die Polyketidsynthase und die Sesquiterpen-Synthase kodieren, während dieser Gencluster für eine Vielzahl von Enzymen kodiert, die nach der Modifizierung der Verbindungen wirken (einschließlich P450-Oxidase, kurzkettige Dehydrogenase und Acetyltransferase usw.). Dies bildet die Grundlage für unsere künftige Forschung zur Verwendung von Gen-Knockout-Strategien, um die Biosynthesewege von PSM-Verbindungen aufzuklären und die Funktionen wichtiger biologischer Enzyme zu identifizieren. Diese Studie zeigt also, dass der Traubenohrpilz Stachybotrys sp. CPCC 401591 PSM-Verbindungen produzieren kann, was die strukturelle Vielfalt seiner Sekundärmetaboliten bereichert. Er ist ein wichtiges Ressourcenbakterium, das weitere Forschung verdient.