Recherche sur les métabolites des nitrofuranes SAS10 provenant de champignons endophytes dans les forêts de mangroves
Les forêts de mangroves vivent dans des environnements difficiles tels que des températures élevées, une forte salinité, un faible taux d'oxygène, des sols gorgés d'eau, des mouvements de marée, des vents forts et des vagues, offrant ainsi des habitats uniques pour les champignons, les bactéries et d'autres micro-organismes. Les champignons issus des mangroves produisent des métabolites secondaires nouveaux et très actifs en raison de leur milieu de vie unique, et ont contribué de manière importante à la découverte de composés principaux tels que divers médicaments anti-inflammatoires, de nouveaux antibiotiques, des médicaments antifongiques et des médicaments anticancéreux. Aspergillus fumigatus est un champignon nutritionnel saprophyte qui vit principalement dans le sol. C'est la bactérie pathogène la plus courante de l'aspergillose invasive, et ses spores et certains composants métaboliques sont facilement transmis par l'air pour provoquer des infections pulmonaires humaines, telles que l'asthme allergique fongique, la variante de l'aspergillose broncho-pulmonaire réactive et l'aspergillose pulmonaire invasive. Le genre Aspergillus est répandu dans le monde entier, avec une grande capacité d'adaptation à la survie, une forte capacité de reproduction et des métabolites variés. D'après la littérature, plus de 220 métabolites secondaires ayant une bonne activité ont été isolés à partir d'Aspergillus niger entre 2006 et 2016. Les principaux métabolites comprennent des composés polykétides, des dérivés de la dicétopipérazine, des alcaloïdes, des aflatoxines et des dérivés de la quinoléine. Parmi eux, les composés dimériques de naphtopyranone ont une activité antibactérienne modérée contre diverses bactéries pathogènes, présentent une certaine activité inhibitrice contre diverses cellules cancéreuses et ont également des activités mutagènes, antioxydantes et d'inhibition d'enzymes apparentées. Les études préliminaires de notre groupe de recherche ont montré que le champignon endophyte Aspergillus fumigatus SAS10 des plantes de mangrove de la réserve naturelle de Dongzhaigang, dans la province de Hainan, est riche en métabolites pendant la fermentation et la culture du riz. Des études antérieures ont permis d'obtenir 5 composés pyranoniques et 2 composés esters à partir de cette souche. Sur la base des travaux antérieurs, cet article poursuit l'étude de la composition chimique et de l'activité antibactérienne des métabolites de la fermentation du riz, afin de découvrir des composés principaux présentant des structures uniques et une activité antibactérienne significative.

 

Notre groupe de recherche a étudié la composition chimique des métabolites secondaires du champignon endophyte Aspergillus fumigatus SAS10 dans les mangroves. En utilisant diverses techniques de séparation, de purification et d'identification, nous avons extrait et isolé sept composés dimériques de naphtopyranone et un monomère angulaire de naphtopyranone du bouillon de fermentation. Tous les composés sont des métabolites secondaires récemment signalés du champignon endophyte Aspergillus fumigatus dans les mangroves de la mer de Chine méridionale, ce qui constitue une nouvelle source pour l'acquisition de composés naphthopyranones dimériques. Sur la base de la structure des composés et des recherches connexes, nous supposons que leur voie de biosynthèse est la voie de l'acide acétique et de l'acide malonique (voir figure 2). Sept molécules d'acétyl CoA peuvent subir une série de réactions pour obtenir des noyaux parents de naphtopyranone linéaire (tels que les composés 8 et 11) et des noyaux parents de naphtopyranone angulaire (tels que les composés 9 et 10). Ensuite, sous l'action des enzymes liées à Gip1, un électron du groupe hydroxyle du monomère de naphthopyranone est enlevé pour former un radical libre d'oxygène lié. Après réarrangement des électrons dans le système conjugué, le carbone du monomère est activé et les deux monomères activés par le carbone sont couplés par eux-mêmes ou l'un à l'autre pour former les dimères 1-7.

D'après la littérature, ce type de composé présente une bonne activité antibactérienne et antitumorale. Les composés 1 et 4 ont montré une certaine activité inhibitrice sur les cellules PANC-1 du cancer du pancréas humain, les cellules MDA-MB-231 du cancer du sein, les cellules Caco-2 du cancer du côlon humain et les cellules SK-OV-3 du cancer de l'ovaire. Parmi eux, les composés 1 ont montré une forte cytotoxicité pour les cellules PANC-1, avec une valeur IC50 de 8,25 ± 2,20 μ M ; 2. 6 et 8 ont de bonnes activités antibactériennes (Bacillus subtilis, Escherichia coli et Pseudomonas fluorescens) et antifongiques (Pseudomonas aeruginosa et Candida albicans), avec 2 paires de Bacillus subtilis et Pseudomonas fluorescens ayant des CMI de 1,9 μ g/mL (les contrôles positifs étaient la pénicilline : 0.78 μ g/mL), et 6 paires de Pseudomonas fluorescens et Trichophyton rubrum ayant des CMI de 7,8 μ g/mL (les témoins positifs étaient la pénicilline : 0,78 μ g/mL et le kétoconazole : 3,9 μ g/mL) ; 1. 4, 6 et 7 ont montré de faibles effets antibactériens contre Candida albicans, Escherichia coli et Staphylococcus aureus (le contrôle positif pour le premier était l'amphotéricine B, tandis que le contrôle positif pour les deux derniers était l'ampicilline sodique). Notre activité antibactérienne indique que les composés 1 à 8 ont des degrés variables d'activité inhibitrice contre Staphylococcus aureus, Escherichia coli et deux types de Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline. Parmi eux, le composé 6 présente une CI50 de 32,42 μ g/mL contre le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (MRSA N315). En outre, l'activité inhibitrice de la naphtopyranone dimérique contre Staphylococcus aureus (S. aureus ATCC 29213) et deux Staphylococcus aureus résistants à la méthicilline (MRSA N315 et MRSA NCTC 10442) est généralement plus forte que celle des monomères linéaires de naphtopyranone. L'activité antibactérienne des composés dimériques de naphtopyranone avec différentes configurations (linéaires et angulaires) varie également dans une certaine mesure. À l'avenir, nous mènerons des recherches approfondies sur la relation structure-activité antibactérienne des composés dimériques de naphtopyranone, jetant ainsi les bases du développement de ce nouveau type d'agent antibactérien.