土曲霉抗动脉粥样硬化新颖次生代谢产物的研究

Filamentous fungi such as Aspergillus could produce numerous secondary metabolisms, which exhibit a variety of biological activities. Foam cells differentiating from macrophages play a vitally important role in the whole pathological process of atherosclerosis (AS). In the previous studies, preliminary chemical investigation of Aspergillus terreus isolated from cultivated soil of Guizhou province resulted in the identification of a sesterterpenoid with a novel skeleton under the guidance of bioactivity, which displayed potential inhibitory activity against the formation of foam cells. In our future studies, the secondary metabolisms of A. terreus will be investigated systematically in order to obtain more new compounds with unfrequent structures. Histone deacetylase (HDAC) inhibitors, an important tool of epigenetic manipulation, could enhance secondary metabolite production in A. terreus by increasing the histone acetylation levels. Chemical investigation of A. terreus cultivated in rice under the best conditions with the reasonable presence of HDAC inhibitors. The inhibitory activity of isolated compounds against the formation of foam cells will be evaluated for their anti-atherosclerosis activity, and the mechanism of promising compounds will be probed by detecting the expression of scavenger receptor (SR) and ATP binding cassette transporter A1 (ABCA1) as well as signal pathway. In general, the aim of this study is to explore secondary metabolism of A. terreus with novel structures and strong inhibitory activity against the formation of foam cells.

丝状曲霉属真菌能够代谢产生丰富的具新颖结构的次生代谢产物，并且表现出良好的生物活性。泡沫化巨噬细胞在动脉粥样硬化发生和发展的整个病理过程中扮演着极其重要的角色。在活性追踪指导下，前期研究中我们从来源于贵州土壤的曲霉属真菌土曲霉的大米发酵物中分离得到一个具有抑制巨噬细胞泡沫化作用的新骨架类型二倍半萜。本项目拟对该株土曲霉普通培养基发酵物中的次生代谢产物进行系统研究，分离纯化得到单体化合物。应用优化的组蛋白去乙酰化酶抑制剂组合干预土曲霉发酵并优化培养条件，使土曲霉产生更多结构新颖、抑制巨噬细胞泡沫化活性强的次生代谢产物。综合利用多种波谱数据、X-单晶衍射和化学转化等方法解析分离得到的单体化合物的结构并确定绝对构型。泡沫细胞模型评价单体化合物的抗动脉粥样硬化活性，选取活性优良的化合物，研究其对清道夫受体和ATP结合盒转运蛋白A1表达以及相关信号通路的影响，明确其作用机制。

土曲霉是一种常见的丝状曲霉属真菌，不同来源的土曲霉能够代谢产生丰富的具新颖结构的次生代谢产物。因此，本课题对特定来源的土曲霉大米固体发酵乙醇提取物的化学成分进行了系统的研究，通过综合运用多种分离技术和波谱分析手段分离并鉴定了85个化合物的结构（新化合物32个），包括23个结构复杂的杂萜类化合物，9个木脂素类化合物，其中化合物1为全新6/6/6/6环系3,5-二羟基苔色酸衍生型杂萜新骨架，具有一个独特的1,2,5-trimethyl-4,9-dioxobicyclo[3.3.1]non-2-ene-3-carboxylic acid结构，新骨架化合物2则为1的开环衍生物。. 课题组采用In Silico Target Confirmation（ISTC）虚拟对接技术评价新骨架化合物1和2其对阿尔茨海默病常见蛋白的结合情况，结果显示化合物1和2均对β-淀粉酶（BACE1）具有较好的结合作用。深入的生物活性研究表明新骨架化合物1和2均具有较好的体外BACE1抑制活性，IC50值分别为78.8 nM及59.1 nM，明显优于礼来公司阳性药（LY2811376；IC50值为260.2 nM）；而化合物1在体内亦表现较强的BACE1抑制活性，从而对阿尔茨海默小鼠产生较好的治疗作用，其活性与阳性药基本一致。抗肿瘤活性研究表明：化合物39，48及49均表现中等细胞毒活性，39对HCC1806，HepG2及SW1990的IC50值分别为12.28 μM，5.67 μM与8.62 μM；48对HCC1806，HepG2及SW1990的IC50值分别为13.71 μM，17.32 μM与6.51 μM；49对HCC1806及HepG2的IC50值分别为15.93 μM与11.31 μM。DPPH自由基清除实验结果显示：化合物28在50 g/mL浓度下，其抗氧化率为78.903%；化合物51在50 g/mL浓度下也有一定的DPPH自由基清除能力，其抗氧化率为76.982%。. 本研究对特定来源土曲霉的次生代谢产物进行了系统的研究，结果显示其含有大量的杂萜及木脂素类化合物，其中的2个新骨架化合物对BACE1具有与阳性药一致的抑制活性，其为迄今为止报道的活性最强的天然BACE1抑制剂，且为活性最强的萜类BACE1抑制剂。