西沙群岛中光层海绵共附生真菌活性次级代谢产物的深度挖掘

Sponge-associated fungi from the mesophotic zone are extremely promising but long under-studied biological resources, and these possess abundant novel and bioactive secondary metabolites that urgently need to be mined. Previous work has shown that sponge-associated fungi from the mesophotic zone are rich in diversity, and that even most of them are from rare groups. However, the conventional discovery pipeline for natural products drug discovery has limitations for rapid identification of novel metabolites. In this proposal, the recently developed LC-MS/MS molecular networking dereplication strategy and artificial intelligence neural networks small molecule accurate recognition technology (SMART) for more efficient structure characterization are combined to deeply mine the novel bioactive metabolites of sponge associated fungi from the mesophotic zone in the Paracel Islands, and to screen and discovery selective immunosuppression and cytotoxic drug leads. This research will both provide new ideas and methods to utilize metabolites of sponge-associated fungi from the mesophotic zone and enrich the library of marine drugs with new natural resources.

海洋中光层海绵共附生真菌是一类极具潜力的生物资源，却鲜有被研究和开发利用，潜藏着大量结构新颖的活性次级代谢产物亟待挖掘。前期研究发现中光层海绵共附生真菌种类丰富，且多数为稀有类群。而传统天然产物分离分析方法难以快速发现新颖次级代谢产物。本项目拟整合运用LC-MS/MS分子网络（molecular networking）和人工智能小分子精确识别技术（SMART），以实现快速排重和精确结构识别，深度挖掘西沙群岛中光层海绵共附生真菌活性次级代谢产物，并从中筛选发现选择性免疫抑制和抗肿瘤活性分子。本项目的实施将为挖掘利用海洋中光层海绵共附生真菌次级代谢产物提供新思路与方法，为“蓝色药库”提供新资源。

海绵营底栖固着生活。滤食海水过程中，环境微生物定植在海绵体内与海绵形成共生体。海绵共附生微生物占海绵组织的50%以上。近年来，大量产自海绵共附生真菌结构多样（类固醇、萜和聚酮等）、活性多样（抗病毒、抗菌和抗氧化等）的次级代谢产物被报道。但常见生境海绵共附生真菌次级代谢产物的重复研究，制约了新型抗生素的发现速度。中光层是指海面下30米至150米的水层。中光层拥有丰富的珊瑚礁生态系统，但是对于中光层生物资源的研究利用受限于休闲潜水难以到达，深潜器遥控车等的高成本。本项目以西沙群岛中光层海绵共附生真菌次级代谢产物为研究对象，利用LC-MS/MS分子网络技术的去重复化方法优选潜力菌株，运用基于SMART技术的结构鉴定方法，识别已知化合物并排重的同时获取新颖结构的片段信息，以快速发现新颖次级代谢产物。.自西沙群岛中光层海绵中共分离得到近200株共附生真菌。发酵10株“潜力菌株”，并获得30个结构新颖的化合物，包括6种新的骨架类型。部分已获得的化合物的活性评价结果表明，这些化合物具有抑制神经退行，增加植物抗逆性，抗菌等活性。其中有杂萜guignardone Y具有良好的抗EV87病毒的活性（EC50 = 1.25 μM），杂萜acremocholone具有良好的抑制弧菌生长的作用（MIC为8 μg/ml），聚酮globosuxanthone F具有良好的抑制人急性淋巴细胞白血病CCRF-CEM的活性（IC50 = 0.46 μM）。.研究结果表明，有望从西沙群岛中光层海绵共附生真菌中挖掘结构新颖、活性优异的次级代谢产物。本项目获得的西沙群岛中光层海绵共附生真菌活性次级代谢产物将成为新药研发的重要资源；本项目的开展将为海洋中光层海绵共附生真菌次级代谢产物的挖掘利用提供新思路和方法。