A fenilszpirodrián vegyületek tumorellenes aktivitásának vizsgálata a Stachybotrys sp. CPCC401591, a szőlőfürt penészgomba nemzetséghez tartozó gombában.
A Stachybotrys, a Stachybotryaceae családba tartozó gomba egy szaprofita vagy gyengén parazita faj, amely széles körben jelen van a talajban, növényekben és nedves beltéri környezetben. Az e gombafaj által termelt másodlagos anyagcseretermékek szerkezeti típusok gazdag választékával rendelkeznek, beleértve a trichothecéneket, diterpéneket, fenilspiradriánokat (PSM), poliketonokat, antrakinonokat, ciklikus peptideket és alachalasinokat. Ezek a vegyületek jelentős biológiai aktivitással rendelkeznek daganatellenes, antibakteriális, maláriaellenes, vírusellenes, koleszterinészteráz gátlás és gyulladáscsökkentő szempontból. Az utóbbi években folyamatosan izolálták és jelentették a Botrytis nemzetségből származó új aktív vegyületmolekulákat. Li és munkatársai a szivacsokból izolált S. chartarum WGC-25C-6 monotrichotecéneket izoláltak és azonosítottak. Közülük az olyan vegyületek, mint a mytoxin A és a satrotoxin G jelentős tumorellenes aktivitást mutatnak HCT-116, HepG2, BGC-823 és más sejtvonalakkal szemben, IC50<0,01 μ mol/L. Yang és munkatársai hat diterpenoid vegyületet azonosítottak a J403-SS6 tengeri eredetű papírszőlőgombából. Az atranon Q jelentős gátló hatást mutatott a patogén baktériumokra, köztük a Candida albicansra és az Enterococcus faecalisra, 8, illetve 16 μ g/mL MIC-értékkel.

A PSM vegyületcsalád hatalmas, és 1980 óta Miyazaki és munkatársai tanulmányozzák a szőlőfürt penészgombát S K-76, egy komplementgátlót izoláltak komplementiből, és közel 120 PSM osztályú vegyületmolekulát azonosítottak és izoláltak. Ma et al. a S Tizenegy PSM osztályú monomer vegyületet izoláltak chartarum MXH-X73-ból. Vizsgálatok kimutatták, hogy a stacky botrin D képes gátolni a vad típusú HIV-1-et és a nem nukleozid reverz transzkriptáz inhibitorokkal (NNRTI) toleráns HIV-et (például a HIV-1 RT-K103N-t), 6,2 és 23,8 μ mol/l közötti EC50 értékekkel. Liu et al. from S Tizenegy PSM osztályú dimermolekulát (bistachibotyrosin L~V) izoláltak Chartarum CGMCC 3.5365-ből. Közülük a bistachibotyrosin L vegyület jelentős tumorellenes aktivitást mutatott HepG2, HCT-116, NCI-H460 és más sejtvonalakkal szemben, az IC50 értékek 1,8 és 3,5 μ mol/L között voltak.
Ez a tanulmány a Stachybotrys sp. CPCC 401591 endofita gombát választotta ki a mélyreható kutatáshoz. Az OSMAC technológia, az LC-MS/MS molekuláris hálózatelemzés és a PSM vegyület UV abszorpciós jellemzőinek kombinálásával tanulmányoztuk a CPCC 401591 törzsből származó rizs szilárd fermentációs termékeinek etil-acetát fázisszétválasztását és tisztítását. Ugyanakkor tumorsejt-szűrési modellekkel, például a HepG2 humán májrákos sejtvonallal kombinálva célunk, hogy ebből a törzsből tumorellenes aktív molekulákat vonjunk ki és izoláljunk. A kutatások kimutatták, hogy a CPCC 401591 szőlőfürt penészgomba képes PSM vegyületek előállítására, és olyan erőforrásbaktérium, amely további vizsgálatra érdemes.

Ebben a tanulmányban az OSMAC technológiát és az LC-MS/MS molekuláris hálózatelemzési stratégiát alkalmaztuk, különböző kromatográfiás és modern spektroszkópiai módszerekkel kombinálva, hogy 8 PSM vegyületet izoláljunk a Stachybotrys sp. CPCC 401591 szőlőfülgombából. Az elmúlt években a fonalas gombák genomikai adatainak bányászata és elemzése során megállapították, hogy a legtöbb gomba jellemzően 40-60 bioszintetikus génklasztert (BGC) tartalmaz, amelyek a természetes termékek bioszintéziséhez kapcsolódnak. A jelenleg izolált és azonosított metabolitok azonban még mindig a "jéghegy csúcsát" jelentik. A legtöbb BGC a fonalas gombák genomjában néma vagy rejtett, és a lehetséges kódolt "sötét anyagot" még nem azonosították. Az OS-MAC technológia nem specifikus elnémított géncsoportok aktiválását célozza, hanem a könnyen kezelhető tenyésztési paraméterek (beleértve a közeg összetételét, a pH-értéket és a tenyésztési hőmérsékletet) szisztematikus módosítását, hogy szerkezetileg újszerű bioaktív molekulákat nyerjünk. Ez teszi az OSMAC technológiát a mikrobiális másodlagos anyagcsere aktiválásának alacsony költségű, hatékony, sokoldalú és viszonylag egyszerű kutatási módszerévé. Ez a tanulmány a CPCC 401591 törzsre összpontosít, és az OSMAC stratégiát használja a PDB, BY, F2 és rizs fermentációs közegek gombák másodlagos metabolitjaira gyakorolt hatásának vizsgálatára. A törzsben található másodlagos metabolitok bősége és hozama alapján a rizskultúra táptalaját határozták meg optimális fermentációs táptalajnak, ami azt jelzi, hogy az OSMAC technológia jelentősen javítja a másodlagos metabolitok bányászatának hatékonyságát ebben a törzsben. Ugyanakkor ez a tanulmány a GNPS molekuláris hálózatelemzési stratégiát alkalmazta a CPCC 401591 törzs fermentációs kivonatának etil-acetát fázisának elemzésére. Az analit másodlagos tömegspektrometriás adatait összehasonlítottuk az adatbázisban található vegyület tömegspektrometriás adataival, hogy gyorsan azonosítsuk az analitmintában található vegyületkategóriákat, és tovább segítsük a bioaktív molekulák hatékony felfedezését.

A PSM-vegyületeket jelenleg csak a Botrytis és az Umeda nemzetségek gombáiból izolálták, így e két gombafaj jellegzetes molekulái. A stackybotrin D vegyület jelentős HIV-ellenes aktivitást mutat, az EC50 értékek 6,2 és 23,8 μ M között mozognak a HIV-1 wt, a HIV-1 RT-K103N és más mutáns törzsek ellen. Jia és munkatársai megállapították, hogy a bistachybotrysin K IC50 értékei a tumorsejtvonalakon, például a HCT116 és NCI-H460 sejtvonalakon 1,1 és 4,7 μ M között mozogtak. Ez a tanulmány a Stachybotrys sp. CPCC 401591 törzs másodlagos metabolitjait vizsgálta. A vegyületek jellegzetes UV-abszorpciójának (230, 285, 330 nm) kombinálásával, valamint különböző kromatográfiás és modern spektroszkópiai technikák alkalmazásával nyolc PSM vegyület szerkezetét izoláltuk és határoztuk meg. A GNPS analízissel tovább kombinálva megállapították, hogy a törzs fermentációs kivonata még több monomert és PSM osztályú dimer vegyület molekulákat tartalmazott, de a monomer vegyületeket az alacsony tartalom miatt nem lehetett kinyerni. Ezért a fermentációs hozam további növelésével, a fermentációs körülmények optimalizálásával és a HPLC-UV-MS technológia kombinálásával több PSM-molekula található. Jelenleg befejeztük a Stachybotrys sp. CPCC 401591 törzs teljes genomszekvenálását, és genombányászati módszerekkel lokalizáltuk a PSM-vegyületek két lehetséges bioszintetikus génklaszterét, a psd1 és psd2 géncsoportot. Mindkét génklaszter poliketid-szintázt és szeszkviterpén-szintázt kódoló géneket tartalmaz, míg ez a génklaszter számos posztmodifikáló enzimet (többek között P450-es oxidáz, rövidláncú dehidrogenáz és acetil-transzferáz stb.) kódol. Ez megalapozza a jövőbeli kutatásainkat a gén knockout stratégiák alkalmazásával a PSM vegyületek bioszintézis útjainak feltárására és a kulcsfontosságú biológiai enzimek funkcióinak azonosítására. Ez a tanulmány tehát azt jelzi, hogy a Stachybotrys sp. CPCC 401591 szőlőfürt gomba képes PSM vegyületeket előállítani, gazdagítva másodlagos metabolitjainak szerkezeti sokféleségét. Ez egy fontos erőforrásbaktérium, amely további kutatásra érdemes.