留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

《药学实践与服务》杂志目前不收取审稿费、版面费、加急费等费用,如收到邮件声称是编辑部X编辑,要求加作者微信的,请谨防财产损失!编辑部用于作者校对时绑定微信的邮件通过yxsjzzs@163.com发送,标题是《药学实践与服务》XML数字出版服务微信绑定,请区分开。

总状共头霉CGMCC 3.2500对积雪草酸的生物转化

李慧 王晶 顾申勇

耿晨晨, 汪甜甜, 李翔, 王小彦, 姜云云. 天然环肽auyuittuqamide A的全合成研究[J]. 药学实践与服务, 2022, 40(1): 53-56, 61. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202105087
引用本文: 李慧, 王晶, 顾申勇. 总状共头霉CGMCC 3.2500对积雪草酸的生物转化[J]. 药学实践与服务, 2021, 39(4): 336-339. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202012005
GENG Chenchen, WANG Tiantian, LI Xiang, Wang Xiaoyan, JIANG Yunyun. The total synthesis of natural cyclopeptide auyuittuqamide A[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2022, 40(1): 53-56, 61. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202105087
Citation: LI Hui, WANG Jing, GU Shenyong. Microbial transformation of Asiatic acid by Syncephalastrum racemosum CGMCC 3.2500[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2021, 39(4): 336-339. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202012005

总状共头霉CGMCC 3.2500对积雪草酸的生物转化

doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202012005
基金项目: 上海市青浦区卫健委资助项目(W2018-02)
详细信息
    作者简介:

    李 慧,硕士,主管药师,研究方向:临床药学,Email:penguinhui@126.com

    通讯作者: 顾申勇,硕士,副主任药师,研究方向:临床药学,Email:gusy5555@163.com
  • 中图分类号: R914

Microbial transformation of Asiatic acid by Syncephalastrum racemosum CGMCC 3.2500

  • 摘要:   目的  积雪草酸是积雪草中的主要药用成分,为乌苏烷型三萜化合物,具有多种生物活性,通过对其进行结构修饰,以获得活性更好的积雪草酸类似物。  方法  使用总状共头霉CGMCC 3.2500对积雪草酸进行生物转化,通过高分辨质谱(HR-ESI-MS)、核磁共振波谱(包括1H NMR、13C NMR、1H-13C HSQC、1H-13C HMBC、1H-1H NOESY)鉴定其结构。  结果  获得一个化合物,最终确定化合物的结构为2-氧-3α, 15α, 23-三羟基-12-烯-28-油酸,该化合物为新化合物。  结论  总状共头霉CGMCC 3.2500能够对积雪草酸进行结构修饰,获得积雪草酸类似物。
  • 近年来,随着肿瘤、器官移植和获得性免疫缺陷综合征(AIDS)等导致的免疫功能低下人群的增加,侵袭性真菌感染(IFIs)的发病率和病死率逐年上升[1-2]。念珠菌、隐球菌和曲霉菌是IFIs最主要的致病菌,并且造成的病死率超过90%[3]。在念珠菌属中,白念珠菌(Candida. albicans)是院内血液感染最常见的致病菌原体,其在重症监护病房(ICU)患者中致病率超过17%,病死率高达40%[4-5]。临床上治疗IFIs的抗真菌药物主要包括:多烯类(两性霉素B)、核酸类(5-氟胞嘧啶)、唑类(氟康唑)和棘白菌素类(卡泊芬净)药物(图1[6-7]。然而,由于临床上出现抗真菌药物严重的耐药性和毒副作用,IFIs的治疗效果相当有限。因此,迫切需要研发全新机制的抗真菌药物。

    图  1  临床上治疗IFIs的抗真菌药物

    组蛋白乙酰化修饰(包括组蛋白乙酰化和去乙酰化)是表观遗传学研究的重要组成部分。组蛋白去乙酰化酶(HDACs)将组蛋白和其他蛋白上的赖氨酸末端乙酰基去除,对染色体重塑和基因的表达起着重要作用[8-9]。目前HDAC抑制剂主要集中于抗肿瘤研究方向,且已有多个上市药物应用于肿瘤的治疗。据研究报道,真菌中的HDACs,如烟曲霉[10]、白念珠菌[11-12]、酿酒酵母[13]和新生隐球菌的HDACs[14-15]参与了毒力相关的过程和形态变化。因此,抑制真菌HDACs可能是治疗IFIs的有效策略。

    联合药物治疗是提高临床一线药物疗效并克服真菌耐药性的有效策略之一。真菌的耐药性涉及转录调节,其中染色体重塑和组蛋白修饰起主要作用。HDACs调节的组蛋白修饰在应激信号通路中起着至关重要的作用,这可能与真菌对各种环境(包括药物)的应激反应有关[16]。此外,已有研究报道,HDAC抑制剂与唑类药物联用具有协同增效作用[17-18]。例如,HDAC抑制剂MGCD290与氟康唑联用具有协同抗多种临床真菌分离株的作用[19]

    基于此,本研究首先对8个市售的HDAC抑制剂(图2)进行体外协同抗真菌活性测试,筛选结果显示化合物Rocilinostat与氟康唑联用具有优秀的体外协同抗耐药白念珠菌活性。后续考察其与不同唑类药物联用时对不同念珠菌属的体外协同抗真菌活性,以及对正常细胞的毒性作用,以期为抗真菌药物的研发提供依据。

    图  2  HDAC抑制剂的化学结构

    临床分离的6株唑类耐药白念珠菌(编号:9893,10061,10060,9173,4108和0304103),2株唑类耐药热带念珠菌(编号:5008,10086),1株光滑念珠菌(编号:9073)和1株耳道念珠菌(编号:0029)由海军军医大学附属长征医院提供。菌株活化首先从−80 ℃中挑取菌株冻存液至YEPD液体培养基活化24 h,然后取10 μl菌悬液至1 ml YEPD中,并在30 ℃、200 r/min下培养16 h后待用。HUVEC细胞来源于中国科学院上海细胞库,并在新鲜配置的DMEM完全培养基中培养。

    YEPD液体培养基:取10 g酵母浸膏、20 g葡萄糖、20 g蛋白胨溶解于1 000 ml三蒸水中,经高压蒸汽灭菌(121 ℃, 15 min)后,保存于4 ℃条件下备用。RPMI 1640培养基:取10 g RPMI 1640(Gibco)粉末、34.5 g吗啡啉丙磺酸、2 g NaHCO3、2.7 g NaOH溶解于1 000 ml三蒸水中,经0.22 μm的微孔滤膜过滤与灭菌后,置于4 ℃条件下保存和备用。DMEM完全培养基:按照89% DMEM基础培养基+10%胎牛血清+1%的双抗比例混匀制得,混匀后置于4 ℃条件下保存和备用。PBS缓冲液:10 × PBS 100 ml溶解于900 ml三蒸水中,经高压蒸汽灭菌(121 ℃, 15 min)后,置于4 ℃条件下保存和备用。

    THZ-92A气浴恒温振荡器(上海博迅医疗生物仪器股份有限公司)、MJ-150-I霉菌培养箱(上海一恒科学仪器有限公司)、LW100T生物显微镜(北京测维光电技术有限公司)、HDC-15K高速离心机(上海泰坦科技股份有限公司)、C170二氧化碳培养箱(BINDER GmbH)、infinite M200多功能酶标仪(Tecan Austria GmbH)、高压蒸汽灭菌锅、无菌洁净工作台。

    本实验参照美国临床和实验室标准协会(CLSI)公布的M27-A3方案中微量液基稀释法进行。首先,收集活化好的真菌细胞,PBS洗3次后用RPMI 1640培养基制成浓度为1×103 CFU/ml的菌悬液。按照每孔100 μl接种菌悬液至无菌96孔板中,1~9列加入倍半稀释的HDAC抑制剂,A~F行加入倍半稀释的氟康唑,其中G行只加氟康唑,第10列只加化合物,第11列为不加药的阴性对照组,后将96孔板置于35 °C条件下孵育48 h。测定每孔在630 nm处的吸光度A,依据公式:抑制率(%)=(A阳性对照孔A化合物孔)/(A阳性对照孔A阴性对照孔)× 100%,计算各孔对应的抑制率。如果某一孔和其左边孔对应的抑制率均大于80%,则该孔对应的化合物和FLC浓度分别作为FIC化合物和FIC氟康唑,利用协同指数公式:FICI =(FIC化合物./MIC80 化合物)+(FIC氟康唑/MIC80 氟康唑),计算各化合物对应的FICI。

    收集活化好的白念珠菌0304103稀释在RPMI 1640培养液中,保持菌浓度为1×105 CFU/ml。取5 ml稀释的菌悬液和不同浓度的待测药物加入50 ml的离心管中, DMSO组作为空白对照组和32 μg/ml FLC作为阳性对照。随后将50 ml的离心管置于30 °C条件下振荡培养(200 r/min),在多个时间点吸取不同药物组的真菌混悬液(100 μl)于96孔板上,测量A630值并使用GraphPad Prism 7作图。

    收集指数生长期的白念珠菌0304103细胞(湿重为100 mg),然后用3 mg snailase、12 μl 2-巯基乙醇和3 ml snailase反应缓冲液等新鲜配置的真菌裂解液来处理它们,以制备真菌原生质体。真菌原生质体分散在PBS(20 ml)中以获得混悬液,然后往96孔板每孔中加入100 μl的混悬液和不同浓度的化合物Rocilinostat,并在35 °C下培育12 h。接着往每个孔中加入30 μmol/L的HDAC底物,于37°C下孵育6 h。随后添加100 μl HDAC酶促终止溶液并在37°C下孵育2 h。最后,在每个孔中取出100 μl培养物添加到黑板中,用Ex=360 nm,Em=460 nm来监测荧光强度并记录下来用于计算HDAC酶的抑制率。

    表1列出了HDAC抑制剂单独使用或与氟康唑联合使用的体外抗真菌活性筛选结果。MIC80为抑制80%真菌细胞生长的最低药物浓度。实验结果表明,8个HDAC抑制剂单独使用对耐药白念珠菌均无直接的抗真菌活性(MIC80>64 μg/ml);而化合物Rocilinostat(FICI=0.039)和伏立诺他(FICI=0.125)与FLC联用时均表现出良好的协同抗真菌活性。其中,化合物Rocilinostat的协同活性最佳,值得进一步研究。

    表  1  单用HDAC抑制剂或者与氟康唑联用对白念珠菌0304103的体外抗真菌活性(μg/ml)
    抑制剂抑制剂氟康唑FICI
    单用联用单用联用
    伏立诺他>644>6440.125
    Rocilinostat>642>640.50.039
    T3516>6464>64642
    T6016>6464>64642
    T6421>6432>64321
    T2157>6432>64321
    T1726>6464>64642
    T3358>6432>64641.5
    注: FICI值≤ 0.5表示协同,FICI值> 4表示拮抗;0.5<FICI<4表示不相关。
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    为进一步考察Rocilinostat是否具广谱的抗真菌作用,挑选9株临床分离的念珠菌属菌株进行协同抗真菌活性测试。如表2所示,Rocilinostat与FLC联合使用时,对两株耐FLC的白念珠菌(C. albicans 9173,FICI=0.094; C. albicans 4108, FICI=0.5)和对FLC敏感的光滑念珠菌(C. glabrata 9073)表现出协同增效作用,而对热带念珠菌(C. tropicis)和耳道念珠菌(C. auris)没有协同抗真菌活性。当Rocilinostat与伏立康唑(VRC)联用时,对耐VRC的白念珠菌(C. albicans 10060, FICI=0.033)表现出优异的协同抗真菌活性 (表3)。

    表  2  Rocilinostat与氟康唑单用或联用对多种念珠菌菌株的体外抗真菌活性[MIC80 (μg/ml)]
    菌株单用联用FICI
    Rocilinostat氟康唑Rocilinostat氟康唑
    9893>64>6464642
    10061>64>6464642
    10060>64>6464642
    9173>64>64420.094
    4108>64>6432320.5
    10186>64>6464642
    5008>64>646481.125
    90733243280.375
    00296432>64321
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格
    表  3  Rocilinostat与伏立康唑单用或联用对白念珠菌菌株的体外抗真菌活性[MIC80 (μg/ml)]
    菌株单用联用FICI
    Rocilinostat伏立康唑Rocilinostat伏立康唑
    0304103>64>643220.531
    10061>64>64320.1250.502
    10060>64>64 20.1250.033
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    为进一步考察化合物Rocilinostat的协同抗真菌活性,我们又开展了时间-生长曲线实验。从图3结果可以看出,高浓度的氟康唑或Rocilinostat单独使用对真菌生长无抑制作用,而Rocilinostat与不同浓度的氟康唑联用能够有效抑制真菌的生长,且呈浓度依赖趋势 (图3中抑制剂为Rocilinostat)。

    图  3  化合物Rocilinostat和氟康唑联用对白念珠菌的生长抑制作用

    采用HUVEC(人脐静脉内皮细胞)对化合物Rocilinostat进行细胞毒性的评价。结果如表4显示,化合物Rocilinostat对正常细胞表现出低毒性,IC50值为52.17 μmol/L (22.60 μg/ml),相当于其发挥协同抗耐药真菌(C. albicans 0304103)活性MIC80值的44倍,表明Rocilinostat对真菌细胞具有较强的选择性作用。此外,我们还测试了化合物Rocilinostat对真菌总HDAC酶的抑制活性,结果表明,Rocilinostat对真菌HDAC酶抑制活性(IC50=0.41 μmol/L)优于泛HDAC抑制剂伏立诺他(IC50=1.03 μmol/L)。

    表  4  Rocilinostat对正常细胞的毒性和真菌总HDAC酶活性IC50 (μmol/L)
    化合物HUVEC白念珠菌(总HDAC酶)
    Rocilinostat52.170.41
    伏立诺他1.03
    注: “—”表示没有测试。
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    本研究从市售的8个HDAC抑制剂中筛选出协同活性最佳的化合物Rocilinostat。进一步研究发现Rocilinostat与氟康唑联用对白念珠菌和光滑念珠菌具有协同增效作用。此外,化合物Rocilinostat与伏立康唑联用对临床分离的耐药白念珠菌株同样具有优秀的抗真菌活性。更值得关注的是,化合物Rocilinostat对正常细胞表现出低毒性,其对真菌细胞具有很好的选择性。因此,HDAC抑制剂Rocilinostat可以作为一种低毒、有效的唑类抗真菌药物增效剂,为抗真菌药物的发展提供了新的研究基础。

  • 图  1  化合物1的HSQC谱图

    图  2  化合物1的HMBC谱图

    图  3  化合物1的NOESY 图

    图  4  2-氧-3α,15α, 23-三羟基-12-烯-28-油酸结构式

    表  1  化合物1的NMR数据

    位点CHHMBC
    154.412.58 (d, 12.0); 2.31 (o)2, 3, 5, 10, 25
    2213.29/
    378.145.08 (s)2, 23, 24, 4
    450.42/
    546.732.53 (d, 10.8)4, 10, 7, 25, 24
    619.481.87 (m), 1.97 (m)
    736.522.46 (m); 2.33 (o)
    842.19/
    948.222.12 (m)1, 14, 8, 26
    1044.13/
    1124.291.92 (t, 4.2); 1.96 (m)8, 9, 13, 12
    12127.045.61 (t, 3.6)14
    13140.86/
    1449.18/
    1568.124.93 (dd, 9.6, 6.6)
    1636.832.45 (m); 2.44 (m)15, 18, 17, 28
    1747.89/
    1854.702.64 (d, 11.4)28, 13, 12, 17, 19, 22, 29
    1939.921.57 (m)
    2039.711.55 (m)
    2131.491.44 (m); 1.38 (s)
    2237.551.98 (m); 1.99 (m)17, 20, 21, 28
    2365.384.06 (d, 11.4); 3.77 (d, 11.4)3, 4, 5
    2414.430.82 (s)3, 23, 4, 5
    2518.140.98 (s)1, 5, 10
    2617.911.18 (s)14, 8, 7
    2718.171.47 (s)13, 15, 14, 8
    28180.36/
    2917.781.03 (d, 6.6)19, 20
    3021.790.92 (d, 6.0)20, 21
    下载: 导出CSV
  • [1] 冯旭, 郭飞飞, 赵龙, 等. 积雪草酸药理作用及其结构修饰的研究进展[J]. 中草药, 2014, 45(07):1037-1042.
    [2] LV J W, SHARMA A, ZHANG T, et al. Pharmacological review on Asiatic acid and its derivatives: A potential compound[J]. SLAS Technol,2018,23(2):111-127.
    [3] 赖俞瑾, 王胜浩, 曾苏. 积雪草有效成分ADME的特性概述[J]. 中国现代应用药学, 2013, 30(7):805-808.
    [4] ZHANG L Y, CHEN J, GONG Y C, et al. Synthesis and biological evaluation of Asiatic acid derivatives as inhibitors of glycogen phosphorylases[J]. Chem Biodivers,2009,6(6):864-874. doi:  10.1002/cbdv.200800092
    [5] ZHAO L X, PARK H G, JEW S S, et al. Modification of C11, C28, C2, 3, 23 or C2, 23, 28 functional groups on Asiatic acid and evaluation of hepatoprotective effects[J]. Bull Korean Chem Soc,2007,28(6):970-976. doi:  10.5012/bkcs.2007.28.6.970
    [6] HE W N, DAI J G, YE M, et al. Microbial transformation of Asiatic acid by Alternaria longipes[J]. J Asian Nat Prod Res,2010,12(9):760-764. doi:  10.1080/10286020.2010.501505
    [7] GUO F F, FENG X, CHU Z Y, et al. Microbial transformation of Asiatic acid[J]. J Asian Nat Prod Res,2013,15(1):15-21. doi:  10.1080/10286020.2012.741124
    [8] HUANG F X, LIN X H, HE W N, et al. Two new oxidation products obtained from the biotransformation of Asiatic acid by the fungus Fusarium avenaceum AS 3.4594[J]. J Asian Nat Prod Res,2012,14(11):1039-1045. doi:  10.1080/10286020.2012.702761
    [9] NAGOOR MEERAN M F, GOYAL S N, SUCHAL K, et al. Pharmacological properties, molecular mechanisms, and pharmaceutical development of Asiatic acid: a pentacyclic triterpenoid of therapeutic promise[J]. Front Pharmacol,2018,9:892. doi:  10.3389/fphar.2018.00892
    [10] 王珊珊, 胡萍, 余少文. 天然产物微生物转化的研究进展[J]. 中国新药杂志, 2016, 25(01):71-75.
  • [1] 陶宫佳, 陈林林, 宋泽成, 刘梦肖, 王彦.  苦参碱及衍生物的抗炎作用及其机制研究进展 . 药学实践与服务, 2025, 43(4): 163-168, 194. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202406035
    [2] 肖农, 陆诗依, 唐文雅, 居敏俐, 徐刚锋, 杨明华.  中成药微生物计数法前处理的影响因素和优化方法 . 药学实践与服务, 2025, 43(): 1-5. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202403014
    [3] 杨贺英, 罗彩萍, 彭婷, 梁文仪, 沈颂章, 苏娟.  花椒生物碱富集纯化工艺优化及其成分分析 . 药学实践与服务, 2025, 43(2): 75-81. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202404066
    [4] 李惠萍, 陈璐, 张琪金, 黄宝康.  紫苏叶挥发油成分的生物合成、含量测定及生物活性研究进展 . 药学实践与服务, 2025, 43(): 1-6. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202412058
    [5] 景凯, 杨慈荣, 张圳, 臧艺蓓, 刘霞.  黄芪甲苷衍生物治疗慢性心力衰竭小鼠的药效评价及作用机制研究 . 药学实践与服务, 2024, 42(5): 190-197. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202310004
  • 加载中
图(4) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  3556
  • HTML全文浏览量:  1349
  • PDF下载量:  21
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-03
  • 修回日期:  2021-06-26
  • 网络出版日期:  2021-07-21
  • 刊出日期:  2021-07-25

总状共头霉CGMCC 3.2500对积雪草酸的生物转化

doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202012005
    基金项目:  上海市青浦区卫健委资助项目(W2018-02)
    作者简介:

    李 慧,硕士,主管药师,研究方向:临床药学,Email:penguinhui@126.com

    通讯作者: 顾申勇,硕士,副主任药师,研究方向:临床药学,Email:gusy5555@163.com
  • 中图分类号: R914

摘要:   目的  积雪草酸是积雪草中的主要药用成分,为乌苏烷型三萜化合物,具有多种生物活性,通过对其进行结构修饰,以获得活性更好的积雪草酸类似物。  方法  使用总状共头霉CGMCC 3.2500对积雪草酸进行生物转化,通过高分辨质谱(HR-ESI-MS)、核磁共振波谱(包括1H NMR、13C NMR、1H-13C HSQC、1H-13C HMBC、1H-1H NOESY)鉴定其结构。  结果  获得一个化合物,最终确定化合物的结构为2-氧-3α, 15α, 23-三羟基-12-烯-28-油酸,该化合物为新化合物。  结论  总状共头霉CGMCC 3.2500能够对积雪草酸进行结构修饰,获得积雪草酸类似物。

English Abstract

耿晨晨, 汪甜甜, 李翔, 王小彦, 姜云云. 天然环肽auyuittuqamide A的全合成研究[J]. 药学实践与服务, 2022, 40(1): 53-56, 61. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202105087
引用本文: 李慧, 王晶, 顾申勇. 总状共头霉CGMCC 3.2500对积雪草酸的生物转化[J]. 药学实践与服务, 2021, 39(4): 336-339. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202012005
GENG Chenchen, WANG Tiantian, LI Xiang, Wang Xiaoyan, JIANG Yunyun. The total synthesis of natural cyclopeptide auyuittuqamide A[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2022, 40(1): 53-56, 61. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202105087
Citation: LI Hui, WANG Jing, GU Shenyong. Microbial transformation of Asiatic acid by Syncephalastrum racemosum CGMCC 3.2500[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2021, 39(4): 336-339. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202012005
  • 积雪草酸,是一种乌苏烷型三萜化合物,是积雪草中的主要药用成分,具有保肝、抗肿瘤、改善认知、降血糖、抗炎、抗菌、护肤等药理作用[1-2]。但是积雪草酸溶解度小,口服生物利用度低,较难通过血脑屏障,使得积雪草酸的使用受到一定限制,已有研究人员对积雪草酸进行了多种化学修饰,获得了一系列不同特性的积雪草酸衍生物[1-5]。由于积雪草酸结构的特殊性,化学修饰位点较少,生物修饰是对天然药物进行结构修饰的重要方法,已有研究报道通过微生物对积雪草酸进行生物修饰[6-8]。本实验通过总状共头霉CGMCC 3.2500对积雪草酸进行结构修饰,采用高分辨质谱(HR-ESI-MS)以及多种核磁共振(NMR)波谱:氢谱(1H NMR)、碳谱(13C NMR)、1H-13C异核单量子相干谱(1H-13C HSQC)、1H-13C异核多键相关谱(1H-13C HMBC)、1H-1H 核Overhauser效应谱(1H-1H NOESY)等技术对其结构进行确证,获得了一个新的化合物,为积雪草酸的应用与开发提供参考依据。

    • 总状共头霉CGMCC 3.2500(中国普通微生物菌种保藏管理中心),4 ℃斜面保藏。

    • 马铃薯培养基(PDA):将200 g马铃薯去皮切块置于1000 ml蒸馏水中,煮沸1 h,用纱布过滤,加葡萄糖20.0 g,琼脂15.0 g,将滤液补足至1.0 L,分装,121 ℃、30 min灭菌后,将试管倾斜放置,冷凝后即得固体马铃薯培养基。液体培养基的制备不加琼脂,其余步骤同上。

    • DRX-600光谱仪(德国Rheinstetten公司);Agilent 6538 VAD Accurate-Mass QTOF液质联用系统(美国安捷伦);Agilent 1260高效液相色谱仪(含G1311C 1260 VL型四元泵、G1316A 1260柱温箱、G1315D 1260 VL型全波长扫描检测器、G1364C 1260 FC-AS,美国安捷伦),ZORBAX Eclipse XDB-C18色谱柱;氘代吡啶(剑桥同位素实验室);积雪草酸(广西昌洲天然药业有限公司)。

    • 将已经恢复培养的菌种接种至无菌的250 ml三角瓶(装有100 ml液体培养基)中,180 r/min、27 ℃下震荡培养72 h后取出,每瓶加入500 μl的积雪草酸乙醇溶液(4 mg/ml),相同条件继续培养10 d。设两组对照,一组接种微生物后只加入等体积的乙醇溶液(无底物);另一组加入等量的底物到空白培养基中,在相同条件下培养。发酵完成后过滤菌丝体,滤液用等体积的乙酸乙酯萃取3次,菌丝体用500 ml乙酸乙酯超声提取3次,每次30 min,合并乙酸乙酯萃取液及提取液,在60 ℃下真空浓缩至小体积,薄层色谱法(TLC)比较实验组与空白组的显色斑点,以氯仿/甲醇(9∶1)为展开剂,10%的硫酸乙醇溶液显色。

    • 在10个1000 ml三角瓶中(每瓶装有400 ml培养基)以2%的接种量接入已恢复培养的总状共头霉CGMCC 3.2500菌种,置恒温振荡器中,180 r/min、27 ℃培养72 h后加入200.0 mg底物积雪草酸(溶于20 ml乙醇,每瓶加入2 ml),继续培养10 d。发酵完成后过滤菌丝体,滤液用等体积的乙酸乙酯萃取3次,将乙酸乙酯萃取液置旋转蒸发仪上浓缩至小体积,干燥,分别获得转化反应提取物0.4 g;转化反应提取物经凝胶柱纯化后,用半制备型高效液相色谱仪制备,流动相:甲醇/水/甲酸(60:40:0.05,V/V/V),流速3 ml/min,检测波长:210 nm,得到化合物1(10.5 mg,转化率5.25%)。

    • 化合物1为白色固体粉末,高分辨质谱显示出[M-H]-分子离子峰m/z 501.3240,结合1H NMR谱和13C NMR谱推断确定分子式为C30H46O61H NMR(600 MHz, pyridine-d5)中,高场处有6组甲基氢信号δ 1.47 (3H, s)、δ 1.18 (3H, s)、δ 1.03 (3H, d, 6.6)、δ 0.98 (3H, s)、δ 0.92 (3H, d, 6.0)、δ 0.82 (3H, s);低场处有一活泼氢信号:δ 5.61 (t, 3.6),推测为双键上的氢。13C NMR谱检测结果显示两个不饱和碳原子δ 127.04和δ 140.86,一个羧基碳原子δ 180.36,一个羰基碳原子δ 213.29,综合以上信息可以推断该化合物为乌苏烷型五环三萜酸类化合物。

      依据1H-13C HSQC谱(图1)、1H-13C HMBC谱(图2)可以对该化合物的碳氢作进一步的归属。

      图  1  化合物1的HSQC谱图

      图  2  化合物1的HMBC谱图

      与底物积雪草酸比较,在13C NMR谱中,213.29 ppm出现一个羰基碳信号,该羰基碳与H-1 (δ 2.58, d, 12.0)、H-3 (δ 5.08, s) 远程相关,说明C-2位的羟基被氧化成羰基。H-3 (δ 5.08, s)和C-3 (δ 78.14)的化学位移未发生显著变化,但是在1H-1H NOESY(图3)中,可以观察到H-3 (δ 5.08, s)和H-24 (δ 0.82)之间的NOE效应,说明3位的羟基构型发生了变化,由β构型转变为α构型。

      图  3  化合物1的NOESY 图

      13C NMR谱中,68.12 ppm处出现一个连氧碳信号,在1H NMR谱中,4.93 ppm(1H, dd, J=6.6, 9.6 Hz) 出现一个氢原子信号,二者在1H-13C HSQC谱中可观察到相关信号。在1H-13C HMBC谱中,可观察到H-27 (δ 1.47, s)、H-16 (δ 2.45, m)和δ 68.12的相关信号,说明15位发生了羟基化反应。同时H-15ax与H-16ax的耦合常数为9.6 Hz,确定该羟基为α型。

      具体的1H NMR 和13C NMR 数据及归属见表1

      表 1  化合物1的NMR数据

      位点CHHMBC
      154.412.58 (d, 12.0); 2.31 (o)2, 3, 5, 10, 25
      2213.29/
      378.145.08 (s)2, 23, 24, 4
      450.42/
      546.732.53 (d, 10.8)4, 10, 7, 25, 24
      619.481.87 (m), 1.97 (m)
      736.522.46 (m); 2.33 (o)
      842.19/
      948.222.12 (m)1, 14, 8, 26
      1044.13/
      1124.291.92 (t, 4.2); 1.96 (m)8, 9, 13, 12
      12127.045.61 (t, 3.6)14
      13140.86/
      1449.18/
      1568.124.93 (dd, 9.6, 6.6)
      1636.832.45 (m); 2.44 (m)15, 18, 17, 28
      1747.89/
      1854.702.64 (d, 11.4)28, 13, 12, 17, 19, 22, 29
      1939.921.57 (m)
      2039.711.55 (m)
      2131.491.44 (m); 1.38 (s)
      2237.551.98 (m); 1.99 (m)17, 20, 21, 28
      2365.384.06 (d, 11.4); 3.77 (d, 11.4)3, 4, 5
      2414.430.82 (s)3, 23, 4, 5
      2518.140.98 (s)1, 5, 10
      2617.911.18 (s)14, 8, 7
      2718.171.47 (s)13, 15, 14, 8
      28180.36/
      2917.781.03 (d, 6.6)19, 20
      3021.790.92 (d, 6.0)20, 21

      综上,化合物1的结构确定为2-氧-3α,15α, 23-三羟基-12-烯-28-油酸(图4)。经文献检索,未发现与该化合物结构相同的报道,确定该化合物为新化合物。

      图  4  2-氧-3α,15α, 23-三羟基-12-烯-28-油酸结构式

    • 积雪草酸是中药积雪草中的主要有效成分,具有多种生物活性[9]。微生物转化具有专一性强、条件温和等优点[10]。本研究通过总状共头霉CGMCC 3.2500对积雪草酸的生物转化,获得一个新化合物:2-氧-3α15α, 23-三羟基-12-烯-28-油酸。从催化反应的位置看,2位的羟基发生氧化生成了羰基,3位的羟基的立体结构由β变成α,15位发生羟基化反应。这些结构的变化由化学反应很难实现,也体现了生物转化高度的位置选择性和立体选择性。化合物1的转化率为5.25%,需要进一步优化转化条件,以提高转化效率。

参考文献 (10)

目录

/

返回文章
返回