Üzüm başak küfü cinsine ait bir mantar olan Stachybotrys sp. CPCC401591'de fenilspirodriane bileşiklerinin anti-tümör aktivitesi üzerine çalışma
Stachybotryaceae familyasına ait bir mantar olan Stachybotrys, toprakta, bitkilerde ve nemli iç ortamlarda yaygın olarak bulunan saprofitik veya zayıf parazitik bir türdür. Bu mantar cinsi tarafından üretilen ikincil metabolitler, trikotesenler, diterpenler, fenilspiradrianlar (PSM), poliketonlar, antrakinonlar, siklik peptitler ve alachalasinler dahil olmak üzere zengin bir yapısal çeşitliliğe sahiptir. Bu bileşikler anti-tümör, antibakteriyel, anti sıtma, antiviral, kolesterol esteraz inhibisyonu ve anti-inflamatuar açılardan önemli biyolojik aktivitelere sahiptir. Son yıllarda, Botrytis cinsinden türetilen yeni aktif bileşik molekülleri sürekli olarak izole edilmiş ve rapor edilmiştir. Li ve arkadaşları süngerlerden izole edilen S. chartarum WGC-25C-6'dan monotrichothecenes izole etmiş ve tanımlamıştır. Bunlar arasında mikotoksin A ve satrotoksin G gibi bileşikler HCT-116, HepG2, BGC-823 ve diğer hücre hatlarına karşı IC50<0,01 μ mol/L ile önemli anti-tümör aktivite sergilemektedir. Yang ve arkadaşları, deniz kaynaklı kağıt üzüm mantarı J403-SS6'dan altı diterpenoid bileşik tanımlamıştır. Atranone Q, Candida albicans ve Enterococcus faecalis dahil olmak üzere patojen bakteriler üzerinde sırasıyla 8 ve 16 μ g/mL MIC değerleriyle önemli inhibitör etkiler göstermiştir.

PSM bileşik ailesi çok geniştir ve 1980'den beri Miyazaki ve arkadaşları üzüm başak küfü üzerinde çalışmaktadırlar. Kompleman inhibitörü olan S K-76, komplemandan izole edilmiştir ve yaklaşık 120 PSM sınıfı bileşik molekülü tanımlanmış ve izole edilmiştir. Ma ve arkadaşları tarafından S Chartarum MXH-X73'ten 11 PSM sınıfı monomerik bileşik izole edilmiştir. Çalışmalar, stacky botrin D'nin 6,2 ila 23,8 μ mol/L arasında değişen EC50 değerleri ile vahşi tip HIV-1'i ve nükleozid olmayan ters transkriptaz inhibitörlerine (NNRTI'ler) toleranslı HIV'i (HIV-1 RT-K103N gibi) inhibe edebildiğini göstermiştir. Liu ve arkadaşları S Chartarum CGMCC 3.5365'ten on bir PSM sınıfı dimer molekülü (bistachibotyrosins L~V) izole edilmiştir. Bunlar arasında, bistachibotyrosin L bileşiği HepG2, HCT-116, NCI-H460 ve diğer hücre hatlarına karşı 1,8 ila 3,5 μ mol/L arasında değişen IC50 değerleri ile önemli antitümör aktivite sergilemiştir.
Bu çalışmada derinlemesine araştırma için endofitik mantar Stachybotrys sp. CPCC 401591 seçilmiştir. OSMAC teknolojisi, LC-MS/MS moleküler ağ analizi ve PSM bileşiği UV absorpsiyon özellikleri birleştirilerek, CPCC 401591 suşundan pirinç katı fermantasyon ürünlerinin etil asetat faz ayrımı ve saflaştırılması incelenmiştir. Aynı zamanda, insan karaciğer kanseri hücre hattı HepG2 gibi tümör hücre tarama modelleri ile birlikte, bu suştan anti-tümör aktif molekülleri çıkarmayı ve izole etmeyi amaçlıyoruz. Araştırmalar, üzüm kulağı küf mantarı CPCC 401591'in PSM bileşikleri üretebildiğini ve daha fazla araştırmaya değer bir kaynak bakteri olduğunu göstermiştir.

Bu çalışmada, üzüm başağı mantarı Stachybotrys sp. CPCC 401591'den 8 PSM bileşiğini izole etmek için çeşitli kromatografik ve modern spektroskopik yöntemlerle birlikte OSMAC teknolojisi ve LC-MS/MS moleküler ağ analizi stratejisi kullanılmıştır. Son yıllarda, filamentli mantarların genomik verilerinin madenciliği ve analizi, çoğu mantarın tipik olarak doğal ürün biyosentezi ile ilgili 40-60 biyosentetik gen kümesi (BGC) içerdiğini bulmuştur. Bununla birlikte, şu anda izole edilen ve tanımlanan metabolitler hala "buzdağının görünen kısmıdır". Filamentli mantarların genomundaki BGC'lerin çoğu sessiz veya gizlidir ve olası kodlanmış 'karanlık madde' henüz tanımlanmamıştır. OS-MAC teknolojisi, belirli susturulmuş gen kümelerinin aktivasyonunu değil, yapısal olarak yeni biyoaktif moleküller elde etmek için kolayca çalıştırılabilir kültür parametrelerinin (ortam bileşimi, pH değeri ve kültür sıcaklığı dahil) sistematik olarak değiştirilmesini hedeflemektedir. Bu da OSMAC teknolojisini mikrobiyal ikincil metabolizmanın etkinleştirilmesi için düşük maliyetli, verimli, çok yönlü ve nispeten basit bir araştırma yöntemi haline getirmektedir. Bu çalışma CPCC 401591 suşuna odaklanmakta ve PDB, BY, F2 ve pirinç fermantasyon ortamının mantar ikincil metabolitleri üzerindeki etkilerini araştırmak için OSMAC stratejisini kullanmaktadır. Suştaki ikincil metabolitlerin bolluğu ve verimine dayanarak, pirinç kültür ortamının en uygun fermantasyon ortamı olduğu belirlenmiştir; bu da OSMAC teknolojisinin bu suştaki ikincil metabolitlerin çıkarılma verimliliğini önemli ölçüde artırdığını göstermektedir. Aynı zamanda, bu çalışmada CPCC 401591 suşunun fermantasyon özütünün etil asetat fazını analiz etmek için GNPS moleküler ağ analizi stratejisi uygulanmıştır. Analitin ikincil kütle spektrometresi verileri, analit örneğinde bulunan bileşik kategorilerini hızlı bir şekilde tanımlamak ve biyoaktif moleküllerin verimli bir şekilde keşfedilmesine daha fazla yardımcı olmak için veri tabanındaki bileşik kütle spektrometresi verileriyle karşılaştırılmıştır.

PSM bileşikleri şu anda sadece Botrytis ve Umeda cinsi mantarlardan izole edilmektedir ve bu da onları bu iki mantar türünün karakteristik molekülleri haline getirmektedir. Stackybotrin D bileşiği, HIV-1 wt, HIV-1 RT-K103N ve diğer mutant suşlara karşı 6,2 ila 23,8 μ M arasında değişen EC50 değerleri ile önemli anti HIV aktivitesi sergilemektedir. Jia ve arkadaşları, bistachybotrysin K'nin HCT116 ve NCI-H460 gibi tümör hücre hatları üzerindeki IC50 değerlerinin 1,1 ila 4,7 μ M arasında değiştiğini bulmuşlardır. Bu çalışmada Stachybotrys sp. CPCC 401591 suşundaki ikincil metabolitler araştırılmıştır. Bileşiklerin karakteristik UV absorpsiyonları (230, 285, 330nm) birleştirilerek ve çeşitli kromatografik ve modern spektroskopik teknikler kullanılarak sekiz PSM bileşiğinin yapıları izole edilmiş ve belirlenmiştir. GNPS analizi ile birlikte, suşun fermantasyon özütünün hala çoklu monomerler ve PSM sınıfı dimer bileşik molekülleri içerdiği, ancak monomer bileşiklerin düşük içerik nedeniyle elde edilemediği bulunmuştur. Bu nedenle, fermantasyon verimini daha da artırarak, fermantasyon koşullarını optimize ederek ve HPLC-UV-MS teknolojisini birleştirerek daha fazla PSM molekülü bulunabilir. Şu anda, Stachybotrys sp. CPCC 401591 suşunun tüm genom dizilimini tamamladık ve genom madenciliği yöntemleriyle PSM bileşiklerinin psd1 ve psd2 olmak üzere iki olası biyosentetik gen kümesini tespit ettik. Her iki gen kümesi de poliketid sentaz ve seskiterpen sentazı kodlayan genler içerirken, bu gen kümesi bol miktarda post modifiye edici enzimi (oksidaz P450'ler, kısa zincirli dehidrojenaz ve asetiltransferaz vb. dahil) kodlamaktadır. Bu durum, PSM bileşiklerinin biyosentez yollarını aydınlatmak ve kilit biyolojik enzimlerin işlevlerini belirlemek için gen nakavt stratejilerini kullanmaya yönelik gelecekteki araştırmalarımızın temelini oluşturmaktadır. Dolayısıyla bu çalışma, üzüm kulağı mantarı Stachybotrys sp. CPCC 401591'in PSM bileşikleri üretebildiğini ve ikincil metabolitlerinin yapısal çeşitliliğini zenginleştirdiğini göstermektedir. Daha fazla araştırmaya değer önemli bir kaynak bakteridir.