红树林内生真菌＃2508代谢物研究

摘要

近半个世纪以来，随着从陆地微生物资源发现新化合物的几率越来越少，海洋微生物以其丰富的代谢物结构多样性和良好的生理活性吸引了科学家们的注意力，逐渐成为一个极有前景的药物和化合物的新资源。海洋真菌是海洋微生物的一个重要分支，它是一块尚未被充分发掘而又蕴含极大潜力的新领域。其中，四大海洋高生产力生态系统之一的红树林以其特殊的生长环境创造了丰富的真菌资源，红树林真菌是目前研究得最多和最系统的海洋真菌。本研究室已经从香港红树林采集到的内生真菌Xylariasp.＃2508菌株中发现一个新奇的含有连烯醚结构的N-(p-苯乙烯)酰胺xyloallenolideA和七个具有生源合成关系的独特的缩酮类化合物，xyloketalA，B，C，D，E，F，G。其中XyloketalA对乙酰胆碱脂酶具有很强的抑制活性，XyloketalF是有效的L-型钙离子通道抑制剂。因此本论文的工作是对该菌株的代谢物进行更为全面深入的研究。 本文由两部分组成，第一部分包括第1-7章，对Xylariasp.＃2508菌株展开了各方面的深入研究。除探讨了其培养条件或与其它海洋真菌混养外，还尝试以加入前体化合物诱导生物合成的方法对＃2508进行试验。从＃2508的七次发酵中得到了37个化合物，有4个是未见报道的新化合物，其中的xyloketalH和xyloketalJ均具有xyloketal的结构特征，而xyloketalJ更拥有一个未见报道的新颖骨架。另有n个化合物为首次从海洋真菌中得到，还发现了几个有良好生理活性的化合物。第二部分包括第8-9章，开展了对＃2508代谢物的合成研究，得到了其中一个新化合物的合成中间体，制备了xyloketalF和溴代的xyloketalB，更获得了三个新化合物，其中一个具有前所未见的新骨架。 第1章主要对海洋真菌的活性代谢物进行了深入、全面的综述，列举了它们的新奇结构和药理活性，总结了部分新化合物在全合成方面已取得的研究成果。并介绍了当前对红树林真菌代谢物的研究情况。 第2章中，我们改良了五种真菌培养基，使它们适合＃2508的生长；第3章研究了＃2508与三株海洋真菌(分别是＃1893、＃2524和＃732)混合发酵时的情况，而对海洋真菌的混合发酵还未见文献报道。并以以前在工厂发酵＃2508时使用的GYT培养基获得的代谢物及xyloketalA和B为对照，用HPLC表征了在不同的培养时间内，以五种改良的培养基发酵＃2508，及以GYT培养基将它与三株真菌混养时，其培养液和菌体内生成代谢物的情况。发现五种改良的培养基均能使＃2508产生与使用GYT培养基不同的化合物，而以其中一个培养基发酵三周时，其培养液中能产生xyloketal类化合物。还发现混养虽不能使＃2508生成与单独培养时不同的代谢物，但能促进伴生菌的生长，提高其代谢物的浓度，增加菌体量。 第4章尝试添加间苯三酚作为xyloketal类代谢物的前体小规模发酵＃2508，这是第一次对海洋真菌用添加前体化合物培养的方法以诱导其合成目标产物。获得了5个已知化合物，其中的hypoxylinB以往未从＃2508中得到过，并首次用X光单晶衍射分析确定piliformic酸的结构。发现piliformic酸对几种革蓝氏细菌有很强的抗菌作用，而hypoxylinB对枯草杆菌Bacillussubtilis有较强抑菌活性。XyloketalB在生源合成中可能是xyloketalF的前体，尝试额外加入＃2508本身的代谢物xyloketalB对其进行培养，通过HPLC检测加入了xyloketalB培养的＃2508其培养液提取物的情况。该实验尚未能证明提高培养液中xyloketalB的浓度可以使＃2508增加对xyloketalF的产出。 第5、6、7章集中讨论了对真菌＃2508代谢产物分离研究的结果。第5章对＃2508真菌进行两次工厂发酵，分别分离出6个和11个化合物，其中有三个新化合物xyloketalJ，xyloketalH和3S-7-羟基蜂蜜曲霉素，通过1H、13CNMR、DEPT、HMQC、HMBC、COSY和MS等光谱方法确定了它们的结构。XyloketalH和J均属于xyloketal家族，J更有一个从未报道过的新骨架。xyloketalH和3S-7-羟基蜂蜜曲霉素的结构已得到了X光单晶衍射的确证，暂未发现它们有药理活性。 第6章用第2章中改良后的两个培养基，萨布德琼脂(I)和萨布德琼脂(Ⅱ)在实验室大规模发酵＃2508，从中分别得到10(两个是新的单晶结构)和13个已知化合物，其中的环(甘-L-脯)二肽具有一定的酶活性和L-型钙离子通道抑制作用。 第7章中，用第2章里改良后的康恩琼脂和普适真菌生长培养基在实验室培养＃2508，分别获得5个和18个化合物，其中具有类似信号分子结构的Xylolactone是新化合物，通过光谱数据推导出其结构并用X光单晶衍射确定。第一部分研究工作的结果还证明了改换培养基确实能使真菌生成不同的次级代谢物，而piliformic酸和5-羧基蜂蜜曲霉素是＃2508稳定的产物，它们的产生不受培养基改变的影响。 第二部分的第8章，对第7章中得到的新化合物Xylolactone进行了合成研究。已成功制备其合成中间体富马醛酸甲酯，试验了另一个制备具有所需富马醛酸结构的合成途径，结果表明采用该途径可以缩减合成步骤。并用糠醛以较好的()率合成了另一合成中间体丁烯羟酸内酯，探讨了合成方案中用丁烯羟酸内酯与富马醛酸甲酯制备得xylolactone的可能性。由于时间限制，该实验有待完成。 第9章中，用xyloketalB合成了xyloketalF，xyloketalF的制备方法和药理作用已申请国际专利，并发表在欧洲有机化学杂志上。还成功制备xyloketalB的溴化物。在探索xyloketal类代谢物合成途径的过程中，用一步反应合成了三个新化合物：S2508-1、S2508-2和S2508-3，并全部通过x光单晶衍射分析确证其结构。其中，S2508-2和S2508-3是一对构象异构体，而S2508-1则拥有类似金刚烷的从来未见文献报道的全新骨架。更引人注目的是，S2508-1及S2508-2和S2508-3的生成是通过两种不同的反应途径进行的，本章对它们可能的反应机理进行了推导。基于该反应及其产物的独特性，我们正准备申请专利。

目录

文摘

英文文摘

第一部分 Xylaria sp.真菌#2508的培养及其代谢产物的研究第1章 前言

第一部分 Xylaria sp.真菌#2508的培养及其代谢产物的研究第2章 Xylaria sp.真菌#2508培养条件的初步探索

第一部分 Xylaria sp.真菌#2508的培养及其代谢产物的研究第3章 Xylaria sp.真菌#2508与三株海洋真菌混合培养的初步探索

第一部分 Xylaria sp.真菌#2508的培养及其代谢产物的研究第4章 添加合成前体物诱导培养Xylaria sp.真菌#2508

第一部分 Xylaria sp.真菌#2508的培养及其代谢产物的研究第5章 Xylaria.sp真菌#2508再次工厂发酵的代谢产物

第一部分 Xylaria sp.真菌#2508的培养及其代谢产物的研究第6章 用两种改良的萨布德琼脂培养基发酵Xylaria.sp真菌#2508的代谢产物

第一部分 Xylaria sp.真菌#2508的培养及其代谢产物的研究第7章 用改良的康恩琼脂和普适真菌生长培养基发酵Xylaria sp.真菌#2508的代谢产物

第二部分 Sylaria sp.真菌#2508代谢产物的合成研究第8章 Xylaria sp.真菌#2508次级代谢物xylolactone的合成研究

第二部分 Sylaria sp.真菌#2508代谢产物的合成研究第9章 Xylaria sp.真菌#2508的xyloketal类代谢物的合成研究

总结

附录

博士期间己发表和待发表的论文

致谢

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