紫茎泽兰抗烟草花叶病毒活性成分及其作用机理研究

It is difficult to develop safe and effective antiviral drugs because viruses use the host's cells to replicate，and until now the great breakthrough in this research field is still blank. Natural products from plants have been proved to be a rich resource because plants have already evolved multiple mechanisms to selectively suppress pathogens by production of secondary metabolites with antimicrobial activities. The great pool of natural products provided a lot of opportunity for researchers to develop virus inhibitors with high efficiency and low toxicity from plants. Previously we found that the methanol extract of Eupatorium adenophorum Spreng showed dramatic antiviral activity to tobacco mosaic virus (TMV), it was proved that some components of the extract have the obvious function of inhibiting virus infection and replication. In this project, we will clarify the structures of the objective components responsible for the anti-TMV activity according to bioassay-guided isolation of the related extract by methods of modern purification and structure-identification techniques such as HPLC-MS, HPLC-NMR. In addition to the structures study of the antiviral components we will analyze the structure-activity relationship of the active compounds, and we will also test the inhibiting activity of the compounds to several human viruses such as HIV and hepatitis B and C. To seek for effective antiviral lead compounds with low toxicity we will further study the antiviral mechanisms of those antiviral compounds from E. adenophorum Spreng by methods of biochemistry and molecular biology. Those works will provide a base for further exploration of new type of plant virus inhibitors. In addition, our work will promote the utilization and management of the invasive plant E. adenophorum Spreng.

病毒的寄生性，使开发高选择性的抗病毒药物存在极大困难，至今仍未取得重大突破。植物中存在丰富的天然化合物库，从植物中开发高效、低毒、环境友好的抗病毒剂是目前的研究热点。前期的研究中发现紫茎泽兰的甲醇提取物中存在具有显著钝化烟草花叶病毒，抑制病毒侵染和增殖的活性成分。本项目旨在前期研究的基础上，通过活性跟踪，运用HPLC-MS,HPLC-NMR等现代化的分离纯化技术和结构鉴定手段，从锁定的活性部位，分离富集具有抗病毒活性的目标化合物，研究其结构和活性特点，分析构效关系，并研究其对HBV，HCV，HIV等人类疾病相关病毒的抑制活性，从中寻找高效、低毒的天然抗病毒先导化合物，并结合生物化学和分子生物学手段进一步研究其抗病毒机理，为新型植物病毒抑制剂的研制提供科学依据。同时也为今后有综合治理及有效利用入侵植物紫茎泽兰起到积极的推动和指导作用。

病毒的寄生性，使开发高选择性的抗病毒药物存在极大困难，从植物中开发高效、低毒、环境友好的抗病毒剂是目前的研究热点。前期研究发现紫茎泽兰的甲醇提取物具有显著钝化烟草花叶病毒，抑制病毒侵染和增殖的活性。本项目采用半叶枯斑法研究了紫茎泽兰不同部位提取物的抗烟草花叶病毒活性。结果表明，根、茎、叶和花的提取物均具有一定的抗烟草花叶病毒活性。其中，根、茎、叶提取物的活性较强，当浓度为10 mg/mL抑制率为50%左右；花提取物的活性相对较弱。通过活性跟踪，从紫茎泽兰地上部分提取物分离到化合物30个，鉴定了24个，对18个化合物的抗TMV活性进行了研究，发现其中的杜松烷型倍半萜对TMV病毒的侵染和增殖都有较好的抑制活性，初步机理研究表明化合物不是直接作用于病毒本身，先施药的结果显示化合物可以提高植物的抗病性。.此外对十种菊科入侵植物提取物进行了抗TMV活性筛选发现蟛蜞菊和飞机草提取物具有显著的抗TMV活性，抑制率分别为67.19%和61.9%。对蟛蜞菊的化学成分和抗TMV活性进行了研究，从中分离到化合物34个，其中新化合物9个。研究发现其中的8个桉烷型倍半萜内酯具有较好的抗TMV活性,在浓度为10ug/ml时抑制率在46.7% - 76.5%之间高于阳性对照药宁南霉素(13.5%)，通过western-blot 研究发现这类化合物是一种潜在诱导植物系统获得性抗性的小分子化合物，能够激发烟草苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性。对不同溶剂飞机草提取物的进行抗TMV活性筛选，发现飞机草的甲醇、乙醇、石油醚和乙酸乙酯提取物均具有一定的抗病毒活性，在浓度为10mg／mL时，其提取物对烟草花叶病毒侵染的抑制率在36．40％～48．12％，对病毒增殖的抑制率在47．41％～60．93％；并且发现随着提取物浓度的提高，其活性也相应提高，呈现出显著的浓度剂量效应。其中，乙醇提取物对病毒的钝化和增殖的抑制活性最强抑制率分别为42．18％和60．93％；甲醇提取物的治疗活性最强抑制率为48．12%；石油醚提取物的保护作用最显著，抑制率可达50．39％。研究首次报道了飞机草的抗烟草花叶病毒活性，扩展了植物源TMV抑制剂筛选的范围，为综合利用飞机草提供了更广阔的思路。