A mangroveerdők endofita gombáiból származó nitrofuránok SAS10 metabolitjainak kutatása
A mangroveerdők olyan zord környezetben élnek, mint a magas hőmérséklet, a magas sótartalom, az alacsony oxigénszint, a vízzel átitatott talaj, az árapály, az erős szél és a hullámok, és egyedülálló élőhelyet biztosítanak a gombák, baktériumok és más mikroorganizmusok számára. A mangrovefákból származó gombák egyedülálló életkörülményeiknek köszönhetően újszerű és rendkívül aktív másodlagos anyagcseretermékeket termelnek, és jelentősen hozzájárultak olyan vezető vegyületek felfedezéséhez, mint például különböző gyulladáscsökkentő gyógyszerek, új antibiotikumok, gombaellenes gyógyszerek és rákellenes gyógyszerek. Az Aspergillus fumigatus egy szaprofita táplálkozó gomba, amely főként a talajban él. Ez az invazív aspergillózis leggyakoribb patogén baktériuma, spórái és egyes anyagcsere-komponensei pedig könnyen terjednek a levegőn keresztül, hogy emberi tüdőbetegség-fertőzéseket, például gombás allergiás asztmát, változatos reaktív bronchopulmonális aspergillózist és invazív tüdőaszpergillózist okozzanak. Az Aspergillus nemzetség világszerte elterjedt, nagyfokú túlélési alkalmazkodóképességgel, erős szaporodási képességgel és változatos anyagcseretermékekkel rendelkezik. Az irodalmi jelentések szerint 2006 és 2016 között több mint 220 jó aktivitású másodlagos metabolitot izoláltak az Aspergillus nigerből. A fő metabolitok közé tartoznak a poliketid vegyületek, diketopiperazin-származékok, alkaloidok, aflatoxinok és kinolin-származékok. Közülük a dimer naftopiranon vegyületek mérsékelt antibakteriális aktivitással rendelkeznek különböző patogén baktériumokkal szemben, bizonyos gátló aktivitást mutatnak különböző rákos sejtekkel szemben, valamint mutagén, antioxidáns és kapcsolódó enzimgátló aktivitással is rendelkeznek. Kutatócsoportunk előzetes vizsgálatai kimutatták, hogy a Hainan tartománybeli Dongzhaigang természetvédelmi terület mangrove növényeiből származó Aspergillus fumigatus SAS10 endofita gomba gazdag metabolitokban a rizs fermentációja és termesztése során. Korábbi tanulmányok 5 piranonvegyületet és 2 észtervegyületet nyertek ebből a törzsből. A korábbi munkák alapján ez a cikk folytatja a rizsfermentációs metabolitok kémiai összetételének és antibakteriális aktivitásának vizsgálatát, hogy egyedi szerkezetű és jelentős antibakteriális aktivitású vezető vegyületeket fedezzen fel.

 

Kutatócsoportunk az Aspergillus fumigatus SAS10 endofita gomba másodlagos anyagcseretermékeinek kémiai összetételét vizsgálta mangrovefákban. Különböző elválasztási, tisztítási és azonosítási technikák alkalmazásával hét dimer naftopiranon vegyületet és egy naftopiranon szögletes monomert vontunk ki és izoláltunk a fermentációs levesből. Valamennyi vegyület a Dél-kínai-tenger mangroveiben élő Aspergillus fumigatus endofita gomba újonnan bejelentett másodlagos metabolitja volt, ami új forrást jelent a dimer naftopiranon vegyületek megszerzéséhez. A vegyületek szerkezete és a kapcsolódó kutatások alapján feltételezzük, hogy bioszintézisük útja az ecetsav-malonsav útvonal (lásd a 2. ábrát). Hét molekula acetil-CoA egy sor reakción mehet keresztül lineáris naftopiranon alapmagok (mint például a 8. és 11. vegyület) és szögletes naftopiranon alapmagok (mint például a 9. és 10. vegyület) előállításához. Ezután a Gip1-hez kapcsolódó enzimek hatására a naftopiranon-monomer hidroxilcsoportjának egy elektronja eltávolodik, és egy kötött oxigén szabadgyök keletkezik. A konjugált rendszerben történő elektronátrendeződés után a monomer szénje aktiválódik, és a két szénnel aktivált monomer önmagában vagy egymással összekapcsolódik, 1-7 dimereket alkotva.

Az irodalmi jelentések szerint az ilyen típusú vegyületek jó antibakteriális és tumorellenes aktivitást mutatnak. Az 1. és 4. vegyület bizonyos gátló hatást mutatott a humán hasnyálmirigyrák PANC-1 sejtre, az MDA-MB-231 emlőráksejtre, a Caco-2 humán vastagbélráksejtre és az SK-OV-3 petefészekráksejtre. Közülük az 1. vegyület erős citotoxicitást mutatott a PANC-1 sejtekre, az IC50 érték 8,25 ± 2,20 μ M volt; 2. 6 és 8 jó antibakteriális (Bacillus subtilis, Escherichia coli és Pseudomonas fluorescens) és gombaellenes (Pseudomonas aeruginosa és Candida albicans) aktivitással rendelkeznek, a 2 pár Bacillus subtilis és Pseudomonas fluorescens esetében 1,9 μ g/mL MIC-értékkel (pozitív kontrollok: penicillin: 0.78 μ g/mL), és 6 Pseudomonas fluorescens és Trichophyton rubrum páros 7,8 μ g/mL MIC-értékkel (pozitív kontrollok: penicillin: 0,78 μ g/mL és ketokonazol: 3,9 μ g/mL); 1. A 4, 6 és 7 gyenge antibakteriális hatást mutatott a Candida albicans, az Escherichia coli és a Staphylococcus aureus ellen (az előbbi esetében a pozitív kontroll az amfotericin B, míg az utóbbi kettő esetében az ampicillin-nátrium volt). Az antibakteriális aktivitásunk azt jelzi, hogy az 1-8 vegyületek különböző mértékű gátló hatással rendelkeznek a Staphylococcus aureus, az Escherichia coli és a meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus két típusa ellen. Közülük a 6. vegyület IC50 értéke 32,42 μ g/ml a meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus (MRSA N315) ellen. Ezenkívül a dimer naftopiranon gátló hatása a Staphylococcus aureus (S. aureus ATCC 29213) és két meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus (MRSA N315 és MRSA NCTC 10442) ellen általában erősebb, mint a lineáris naftopiranon monomereké. A különböző konfigurációjú (lineáris és szögletes) dimer naftopiranon vegyületek antibakteriális aktivitása is bizonyos mértékben változik. A jövőben mélyreható kutatásokat fogunk végezni a dimer naftopiranonvegyületek antibakteriális szerkezet-aktivitás kapcsolatáról, megalapozva ezzel az új típusú antibakteriális szerek fejlesztését.