一种罕见柳珊瑚中新颖倍半萜成分结构多样性及生物活性研究

海洋生物柳珊瑚以其次级代谢产物的结构多样性、新颖性和多功能性成为海洋天然产物研究的热点生物之一。在寻找海洋活性先导化合物的持续研究工作中，课题组从我国南海采集到一种罕见的柳珊瑚物种-高领类尖柳珊瑚。对该柳珊瑚初步的化学及生物学研究显示，其甲醇提取物对小鼠白血病细胞和人肝癌细胞具有较强的细胞毒活性，对水产品养殖主要致病菌弧菌显示很强的抑制活性。活性追踪研究发现，该柳珊瑚的活性成分为一类结构新颖的具有多共轭双键碳骨架的芳香性愈疮木烷型倍半萜，具有显著的种特异性。本课题拟在前期研究的基础上，聚焦该柳珊瑚次级代谢产物的结构多样性、新颖性和多功能性，进行系统的化学成分和生物活性研究，挖掘微量成分中的新颖结构功能分子，探讨功能分子的构效关系。研究结果对于丰富海洋天然产物结构类型、进行功能分子的结构修饰及构效关系研究以及发现新药先导化合物具有重要价值。

高领类尖柳珊瑚Muriceides collaris（海鸡冠目Alcyonacea，全轴珊瑚亚目Holaxonia，丛柳珊瑚科Plexauridae）具有亮丽天蓝色扇状骨针的独特外观。目前，该物种仅在我国南海涠洲岛等局部海域有发现；并且，国内外未有Muriceides属柳珊瑚的化学研究报道。本项目在前期研究基础上，复采集该物种样品；针对其特征性薁类和茚类倍半萜成分，构建了HPLC特征吸收和生物活性筛选的双示踪分离方法，从M. collaris共分离鉴定了39个光学纯单体化合物，包括茚类倍半萜，愈创木烷型倍半萜及其生物碱，倍半萜二聚体，二萜内酯等多种物种专属性结构类型。从中发现22个新化合物，包括具有薁结构单元与Δ1-哌啶酸通过sp2杂化的亚甲基链接的薁生物碱，以及茚和薁结构单元通过罕见C-2–C-9’方式桥连的薁类二聚体等新骨架化合物7个。同时，发现M. collaris物种中普遍存在对映异构化现象，通过手性拆分纯化鉴定出5对茚类对映体，2对薁生物碱对映体，1对薁类二聚型对映体，以及1对环戊酮衍生物对映体。针对其中薁生物碱，薁二聚体，以及茚类等较复杂光学活性化合物，项目建立了量子化学辅助计算平台，并有效解决了立体化学问题以及薁生物碱中内盐结构的鉴定问题。采用细胞毒、抗病毒、抗附着等多模型对获得的单体化合物进行了活性筛选和评价，发现强细胞毒活性化合物（IC50<10 µM），包括新骨架薁生物碱MC11，(±)-MC12，以及罕见链状二萜MC15；茚类化合物(+)-MC5显示中等强度的抗流感病毒活性；链状二萜MC15具有低毒高效的抗附着活性（IC50为2.4 µg/mL，LC50大于100 µg/mL），同时，薁生物碱MC11和薁衍生物MC18，MC21也表现出强的抗附着活性（IC50<15 µg/mL）。在此基础上，分别推测了茚和薁生物碱的可能生物合成途径；同时，针对薁倍半萜的高反应活性，通过多样性结构衍生研究，发现了一批具有强抗流感病毒的新化合物。综上，本项目集新颖结构纯化鉴定，活性模板分子发掘，以及多样性结构衍生为一体，系统完成了高领类尖柳珊瑚M. collaris研究工作；研究结果充分揭示了高领类尖柳珊瑚M. collaris中以薁类倍半萜为核心的及其丰富的化学结构多样性，突出的化学新颖性，以及多内涵生物学功能。