Строение и биологическая активность вторичных метаболитов факультативных морских грибов рода Aspergillus тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат химических наук Журавлева, Олеся Игоревна

• Журавлева, Олеся Игоревна
• кандидат химических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат химических наук Журавлева, Олеся Игоревна

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

2.1. Биологически активные соединения морских грибов.

2.2. Алкалоиды и дикетопиперазины.

2.3. Пептиды.

2.4. Терпеноиды и меротерпеноиды.

2.5. Антрахиноны.

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

3.1. Скрининг, обработка культуры гриба и выделение индивидуальных соединений.

3.2. Установление строения индивидуальных соединений из А. сагпеш КММ 4638.

3.3. Установление строения индивидуальных соединений из А. 8и1ркигет КММ 4640.

3.4. Установление строения индивидуальных соединений из А. fumigatus КММ 4631.

3.5. Биологическая активность выделенных соединений.

3.5.1. Биологическая активность некоторых вторичных метаболитов

А. сагпеш КММ 4638.

3.5.2. Биологическая активность некоторых вторичных метаболитов

А. ьгйрЫгет КММ 4640.

3.5.3. Биологическая активность некоторых вторичных метаболитов

А. fumigatus КММ 4631.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

4.1. Приборы и оборудование.

4.2. Хроматография.

4.3. Биологический материал.

4.4. Выделение соединений из А. сатеия КММ 4638.

4.5. Выделение соединений из А. 5и1р1шгет КММ 4640.

4.6. Выделение соединений из А. fumigatus КММ 4631.

4.7. Определение биологической активности выделенных соединений.

4.7.1. Определение цитотоксической активности и действия на формирование и рост колоний опухолевых клеток Т-47Б,

8К-Ме1-5, 8К-Ме1-28 и НСТ-116.

4.7.2. Определение цитотоксической активности и способности усиливать экспрессию белка Нзр70 в клетках асцитной карциномы Эрлиха.

4.7.3. Определение цитотоксической активности и действия на ранний апоптоз и мультилекарственную устойчивость опухолевых клеток асцитной карциномы Ерлиха.

4.7.4. Определение антимикробной активности.

5. ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Строение и биологическая активность вторичных метаболитов факультативных морских грибов рода Aspergillus»

Актуальность проблемы. Исследование вторичных метаболитов морских грибов является относительно молодой, но быстро развивающейся областью биоорганической химии. Начиная с открытия цефалоспорина С, выделенного из культуры Cephalosporium sp. в 1949 году, и до 1992 года было описано только 15 метаболитов из морских грибов. Интенсивное изучение грибов микромицетов как источников биологически активных соединений было начато в начале двухтысячных годов. К настоящему времени описано более 1000 новых метаболитов из грибов, выделенных из морских объектов.

Морские грибы принято разделять на две группы: облигатные морские грибы - те, что растут и размножаются исключительно в морских и эстуарных местах обитания и факультативные морские грибы - те, что обитают в пресной воде или на суше, но могут расти (и возможно, размножаться) в морской среде. Было установлено, что физиологические и биохимические свойства морских грибов обусловлены влиянием таких специфических факторов среды обитания, как высокая концентрация солей, гидростатическое давление, низкие температуры, неравномерное распределение питательных веществ и специфические, истинно морские источники питания. Это предполагает наличие у морских грибов некоторых биохимических особенностей, обуславливающих биосинтез необычных по структуре и биологическому действию соединений. В настоящее время из морских грибов выделены мощные антивирусные соединения, антибиотики, эффективно подавляющие развитие возбудителей туберкулеза и метициллин- и ванкомицин-устойчивых штаммов Staphylococcus aureus, вещества, обладающие цитотоксической активностью в отношении различных типов опухолевых клеток.

Получение новых структурных вариантов биологически активных соединений из морских грибов, а также обнаружение высокопродуктивных продуцентов уже известных соединений, играющих важную экологическую роль в морском сообществе, являются основными факторами, которые поддерживают интерес к исследованию метаболитов морских грибов на высоком уровне.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось выделение и установление строения вторичных метаболитов факультативных морских грибов рода Aspergillus (семейство Ascomycetes).

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) провести отбор новых перспективных грибов-продуцентов рода Aspergillus;

2) выделить индивидуальные природные соединения из экстрактов изолятов отобранных грибов;

3) установить строение новых метаболитов;

4) провести структурную идентификацию известных ранее соединений;

5) исследовать биологическую активность выделенных соединений.

Научная новизна и практическая ценность работы. Из экстрактов изолятов трех штаммов морских грибов рода Aspergillus (A. carneus КММ 4638, A. sulphureus КММ 4640 и A. fumigatus КММ 4631) в результате хроматографического разделения были выделены 38 индивидуальных соединений различной химической природы. При помощи спектральных методов анализа и химических превращений установлено строение 14 новых соединений: 9 алкалоидов, 4 изопреноидов (включая меротерпеноиды) и 1 арил-С-гликозида. Идентифицированы структуры 24 ранее известных соединений, включая два метаболита, впервые выделенные из природных объектов.

Впервые исследована цитотоксическая активность и влияние на рост колоний опухолевых клеток некоторых метаболитов морских грибов. Впервые изучено действие ряда алкалоидов в отношении неспецифической эстеразы клеток карциномы Эрлиха, а также их действие на мультилекарственную устойчивость и индукцию раннего апоптоза в этих клетках.

Практическое значение данного исследования состоит в развитии методов выделения и установления строения новых природных низкомолекулярных метаболитов из морских грибов.

Из гриба Aspergillus sp., ассоциированного с мидией Mytilus edulis galloprovincialis (полуостров Ното, Японское море) выделена большая группа пренилированных индольных алкалоидов - нотоамиды A-R, структуры некоторых представлены ниже. Эти соединения являются дипренилированными производными цикло-Ь-пролил-L-триптофана. Один из пренильных остатков образует при замыкании 1,7-дигидропирано[2,3-я]индольную кольцевую систему. Среди них нотоамиды А (8), В (9), N (10) и I (11), которые содержат бицикло[2,2,2]диазооктановый фрагмент, образующийся при замыкании второго пренильного остатка на дикетопиперазиновую систему [8-10]. Абсолютная конфигурация асимметрических центров соединений 8-11 была определена сравнением их КД спектров со спектром бревианамида В [11].

Нотоамиды С (12), М (13) и Q (14) содержат обратную пренильную группу при С-3 и карбонильную функцию при С-2 [8, 9, 12]. Абсолютная конфигурация асимметрических указывал на присутствие двух амидных карбонилов (<5С 156.4 и 162.6), одного sp2- (öc 149.9) и одного sp3- (öc 75.9) гибридизированных атомов углерода, связанных с кислородом, шести sp2- (öc 98.0, 115.5, 118.7,123.4, 129.4 и 145.8) и одного sp3- (Öc 57.3) гибридизированных атомов метановых групп наряду с сигналами одного sp2- (Sc 112.2) и трех sp3- (¿с 30.8, 27.9 и 45.5) гибридизированных атомов метиленовых групп, шести sp2- (öc Ю4.5, 116.4, 123.2, 133.1, 134.9 и 140.4) и одного sp3- (öc 38.9) гибридизированных четвертичных атомов углерода.

Таблица 1 - Данные спектров ЯМР 'Н (CDC13, 700 МГц) и 13С (CDC13, 176 МГц) карнеамида А (150).

Атом 8с. мульт. 5Н (J в Гц) НМВС NOESY

1 (NH) 7.84, с 2, 3, 8, 9 7, 23, 24

2 140.4, С

3 104.5, С

4 115.5, СН 7.09, с 3, 6, 7, 8, 9, 25 10, 11,25

5 116.4,С

6 149.9, С

7 98.0, СН 6.73, с 5, 6, 8, 9 1

8 134.9, С

9 123.2, С

10 30.8, СН2 а: 3.65, дд (3.6, 14.6) Ь: 3.18, дд (11.2, 14.6) 2,3,9,11,12 2,3,9,11,12 4, 11,23,24 4, 23, 24

11 57.3, СН 4.50, д (9.7) 10, 12 4, 10, 19

12 162.6, С

14 45.5, СН2 4.07, м 15, 16, 17 15

15 27.9, СН2 2.78, тд (3.0, 9.2) 14, 16, 17, 18 14, 16

16 118.7, СН 6.14, т (3.0) 14, 15, 17, 18 15

17 133.1,С

18 156.4, С

19 (NH) 5.69, с 12, 17 10, 11

20 112.2, СН2 а: 5.17, дд (0.9, 10.0) Ь: 5.14, дд (0.9, 3.2) 2,21,22 2,21,22 21,23,24 21,23, 24

21 145.8, СН 6.10, дд (10.0, 17.4) 2, 22, 23, 24 20, 23, 24

22 38.9, С

23 27.8, СНз 1.51,с 2, 20,21,22, 24 1, 10, 20,21

24 27.9, СНз 1.52, с 2, 20,21,22, 23 1, 10, 20,21

25 123.4, СН 6.43, д (9.7) 4, 5, 6, 27, 28, 29 4, 26

26 129.4, СН 5.59, д (9.7) 5, 27, 28, 29 25, 28, 29

27 75.9, С

28 27.7, СНз 1.42, с 25, 26, 27, 29 26

29 27.8, СНз 1.43, с 25, 26, 27, 28 26