Исследование метаболитов нитрофуранов SAS10 из эндофитных грибов в мангровых лесах
Мангровые леса живут в суровых условиях, таких как высокая температура, высокая соленость, низкий уровень кислорода, заболоченная почва, приливные движения, сильные ветры и волны, что создает уникальную среду обитания для грибков, бактерий и других микроорганизмов. Грибы, растущие в мангровых зарослях, производят новые и высокоактивные вторичные метаболиты благодаря своей уникальной среде обитания и внесли важный вклад в открытие ведущих соединений, таких как различные противовоспалительные препараты, новые антибиотики, противогрибковые и противораковые препараты. Aspergillus fumigatus - сапрофитный питательный гриб, обитающий преимущественно в почве. Он является наиболее распространенной патогенной бактерией инвазивного аспергиллеза, а его споры и некоторые метаболические компоненты легко передаются по воздуху и вызывают у человека такие заболевания легких, как грибковая аллергическая астма, вариант реактивного бронхолегочного аспергиллеза и инвазивный легочный аспергиллез. Представители рода Aspergillus распространены по всему миру, обладают высокой приспособляемостью к выживанию, сильной репродуктивной способностью и разнообразными метаболитами. Согласно литературным данным, с 2006 по 2016 год из Aspergillus niger было выделено более 220 вторичных метаболитов с хорошей активностью. К основным метаболитам относятся поликетидные соединения, производные дикетопиперазина, алкалоиды, афлатоксины и производные хинолина. Среди них димерные нафтопиразиновые соединения обладают умеренной антибактериальной активностью в отношении различных патогенных бактерий, проявляют определенную ингибирующую активность в отношении различных раковых клеток, а также обладают мутагенной, антиоксидантной и ингибирующей ферменты активностью. Предварительные исследования нашей исследовательской группы показали, что эндофитный гриб Aspergillus fumigatus SAS10 из мангровых растений в заповеднике Дунчжайган, провинция Хайнань, богат метаболитами при ферментации и выращивании риса. В предыдущих исследованиях из этого штамма было получено 5 пираноновых соединений и 2 эфирных соединения. На основе предыдущих работ в данной статье мы продолжаем изучать химический состав и антибактериальную активность метаболитов рисовой ферментации, чтобы обнаружить ведущие соединения с уникальной структурой и значительной антибактериальной активностью.

 

Наша исследовательская группа изучала химический состав вторичных метаболитов эндофитного гриба Aspergillus fumigatus SAS10 в мангровых зарослях. Используя различные методы разделения, очистки и идентификации, мы выделили и изолировали из ферментационного бульона семь димерных нафтопираноновых соединений и один угловой мономер нафтопиранона. Все соединения были недавно обнаруженными вторичными метаболитами эндофитного гриба Aspergillus fumigatus в мангровых зарослях в Южно-Китайском море, что позволило нам найти новый источник для получения димерных нафтопираноновых соединений. Исходя из структуры соединений и результатов соответствующих исследований, мы предполагаем, что путь их биосинтеза - это путь уксусная кислота-малоновая кислота (см. рис. 2). Семь молекул ацетил-КоА могут пройти ряд реакций для получения линейных нафтопираноновых родительских ядер (таких как соединения 8 и 11) и угловых нафтопираноновых родительских ядер (таких как соединения 9 и 10). Затем под действием ферментов, связанных с Gip1, один электрон на гидроксильной группе нафтопиранонового мономера удаляется с образованием связанного свободного радикала кислорода. После перегруппировки электронов в сопряженной системе углерод на мономере активируется, и два активированных углеродом мономера соединяются сами по себе или друг с другом с образованием димеров 1-7.

Согласно литературным данным, соединения этого типа проявляют хорошую антибактериальную и противоопухолевую активность. Соединения 1 и 4 проявили определенную ингибирующую активность в отношении клеток рака поджелудочной железы человека PANC-1, клеток рака молочной железы MDA-MB-231, клеток рака толстой кишки человека Caco-2 и клеток рака яичников SK-OV-3. Среди них соединения 1 показали сильную цитотоксичность для клеток PANC-1 со значением IC50 8,25 ± 2,20 мк М; 2. 6 и 8 обладают хорошей антибактериальной (Bacillus subtilis, Escherichia coli и Pseudomonas fluorescens) и противогрибковой (Pseudomonas aeruginosa и Candida albicans) активностью, причем у 2 пар Bacillus subtilis и Pseudomonas fluorescens МИК составили 1,9 мк г/мл (положительными контролями были пенициллин: 0.78 мк г/мл), а 6 пар Pseudomonas fluorescens и Trichophyton rubrum имели МИК 7,8 мк г/мл (положительными контролями были пенициллин: 0,78 мк г/мл и кетоконазол: 3,9 мк г/мл); 1. 4, 6 и 7 показали слабый антибактериальный эффект против Candida albicans, Escherichia coli и Staphylococcus aureus (положительным контролем для первого был амфотерицин B, а для двух последних - ампициллин натрия). Антибактериальная активность показала, что соединения 1-8 обладают различной степенью ингибирующей активности против золотистого стафилококка, кишечной палочки и двух типов метициллин-резистентного золотистого стафилококка. Среди них соединение 6 имеет IC50 32,42 мк г/мл против метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA N315). Кроме того, ингибирующая активность димерного нафтопиранона против золотистого стафилококка (S. aureus ATCC 29213) и двух метициллин-резистентных стафилококков (MRSA N315 и MRSA NCTC 10442) в целом сильнее, чем у линейных мономеров нафтопиранона. Антибактериальная активность димерных нафтопираноновых соединений с различной конфигурацией (линейной и угловой) также в определенной степени различается. В будущем мы проведем углубленное исследование взаимосвязи антибактериальной структуры и активности димерных нафтопираноновых соединений, заложив основу для разработки этого нового типа антибактериальных средств.