晏驕陽，孔凡棟，馬青云，謝晴宜，張 菲，郭教岑，戴好富，黃小龍*，趙友興*

?化學(xué)成分 ?

海綿共生真菌HXL-1次級代謝產(chǎn)物及其體外抗腫瘤活性研究

晏驕陽1，孔凡棟2，馬青云2，謝晴宜2，張 菲2，郭教岑2，戴好富3，黃小龍1*，趙友興2*

1. 海南大學(xué)生命科學(xué)與藥學(xué)院，海南大學(xué)熱帶生物資源教育部重點實驗室，海南 ?？?570228 2. 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所 海口市熱帶天然產(chǎn)物研究與利用重點實驗室，海南 ?？?571101 3. 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院海南熱帶農(nóng)業(yè)資源研究院，海南 ?？?571101

研究海綿共生真菌HXL-1的次級代謝產(chǎn)物及其抗腫瘤活性。利用硅膠柱色譜、ODS柱色譜、高效液相色譜等方法對其次級代謝產(chǎn)物進行分離純化，運用NMR、MS等多種波譜方法鑒定化合物結(jié)構(gòu)；采用MTT方法評價化合物的體外抗腫瘤活性。從該菌株發(fā)酵液的醋酸乙酯萃取物中分離得到16個化合物，分別鑒定為4-甲氧基-3,5-二甲基-6-(2-甲基丁?；?-2氫-2-吡喃酮（1）、吡啶并戊二烯（2）、1-脫乙酰基-吡啶并戊二烯（3）、7-脫乙?；?吡啶并戊二烯（4）、大黃素-8-甲醚（5）、8-羥基-1,3-二甲氧基-6-甲基蒽醌（6）、cytoglobosins D（7）、isochaetoglobosin D（8）、球毛殼菌素E（9）、球毛殼菌素Vb（10）、monohydroxyisoaflavinine（11）、aflavazole（12）、煙曲酶毒素C（13）、chaetoviridin B（14）、殺錐曲菌素（15）、oxidized-nodulisporic acid B（16）?；衔?是吡喃酮類新化合物；化合物7～13為吲哚生物堿類化合物；化合物1、11、12為首次從球毛殼菌中分離得到；化合物2、8、15對選定的人腫瘤細(xì)胞具有一定的體外抗增殖活性。

海綿真菌；球毛殼菌；次級代謝產(chǎn)物；抗腫瘤活性；4-甲氧基-3,5-二甲基-6-(2-甲基丁?；?-2氫-2-吡喃酮；吡啶并戊二烯；殺錐曲菌素

球毛殼菌為子囊菌亞門、毛殼菌科、毛殼屬真菌，廣泛分布于空氣、土壤和動植物體內(nèi)，是產(chǎn)生結(jié)構(gòu)新穎、生物活性顯著的次級代謝產(chǎn)物的重要來源[1]。已有研究表明，球毛殼菌次級代謝產(chǎn)物的類型以細(xì)胞松弛素類、嗜氨酮類、二酮哌嗪類居多，且多具抗腫瘤、抑菌、抗病毒等生物活性[2-3]。自1976年Sekita等[4]首次從中分離到球毛殼菌素以來，目前已發(fā)現(xiàn)了300多個結(jié)構(gòu)新穎的活性次生代謝產(chǎn)物。雖然已有球毛殼菌的次生代謝產(chǎn)物和藥理活性的報道[5-6]，但由于菌株來源、發(fā)酵培養(yǎng)條件不同，代謝產(chǎn)物種類與結(jié)構(gòu)會有較大的差異。因此，球毛殼菌的次級代謝產(chǎn)物仍有待進一步挖掘。

為了更深入地研究球毛殼菌的次級代謝產(chǎn)物，本實驗對1株海綿共生菌HXL-1的化學(xué)成分進行研究，分離得到16個化合物（圖1），分別鑒定為4-甲氧基-3,5-二甲基-6-(2-甲基丁?；?-2氫-2-吡喃酮[4-methoxy-3,5-dimethyl-6-(2-methylbutanoyl)- 2-pyran-2-one，1]、吡啶并戊二烯（pyripyropene A，2）、1-脫乙酰基-吡啶并戊二烯（1-deacetyl- pyripyropene A，3）、7-脫乙?；?吡啶并戊二烯（7-deacetyl-pyripyropene A，4）、大黃素-8-甲醚（questin，5）、8-羥基-1,3-二甲氧基-6-甲基蒽醌（8-hydroxy- 1,3-dimethoxy-6-methylanthraquinone，6）、cytoglobosins D（7）、isochaetoglobosin D（8）、球毛殼菌素E（chaetoglobosins E，9）、球毛殼菌素Vb（chaetoglobosin Vb，10）、monohydroxy- isoaflavinine（11）、aflavazole（12）、煙曲酶毒素C（fumitremorgin C，13）、chaetoviridin B（14）、殺錐曲菌素（trypacidin，15）、oxidized-nodulisporic acid B（16）?；衔?是吡喃酮類新化合物，化合物7～13為吲哚生物堿類化合物；化合物1、11、12為首次從球毛殼菌中分離得到；化合物2、8、15對選定的人腫瘤細(xì)胞具有一定的體外抗增殖活性。

圖1 化合物1～16的結(jié)構(gòu)

1 儀器與材料

GF254薄層色譜硅膠板、柱色譜用200～300目硅膠（青島海洋化工廠）；CCA-1112A冷卻水循環(huán)裝置、N-1100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海愛朗儀器有限公司）；SHZ-DIII循環(huán)水真空泵（鄭州予華儀器有限公司）；超凈工作臺（蘇州凈化有限公司）；反相材料C18（日本FUJI公司）；Sephadex LH-20凝膠（德國Merck公司）；Bruker AV-500型超導(dǎo)核磁共振波譜儀（德國Bruker公司）；Autospec-3000質(zhì)譜儀；Agilent 1260分析型高效液相色譜儀（安捷倫公司），COSMOSIL半制備色譜柱C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）購于日本Nacalai Tesque公司，色譜級甲醇和乙腈（西隴化學(xué)試劑有限公司），5種人腫瘤細(xì)胞株：人類紅白血病K562細(xì)胞、人肝癌BEL細(xì)胞、人胃腺癌SGC-7901細(xì)胞、人肺癌A549細(xì)胞、人宮頸癌HeLa細(xì)胞購于上海生工生物技術(shù)有限公司。

2 菌株來源與發(fā)酵

從海南文昌海域的海綿樣品中分離得到的菌株HXL-1，經(jīng)ITS測序鑒定為球毛殼屬真菌；GenBank號為MW166244。將菌株接種于PDA液體培養(yǎng)基中，在28 ℃、180 r/min的搖床上培養(yǎng)3 d；配制真菌二號發(fā)酵培養(yǎng)基（麥芽糖20 g、味精10 g、KH2PO40.5 g、MgSO4·7H2O 0.3 g、葡萄糖10 g、酵母膏3 g、玉米漿1 g、甘露醇20 g，pH 6.5，海水1 L）并分裝200 mL于1000 mL三角瓶中，共計200瓶；經(jīng)高壓滅菌鍋121 ℃滅菌25 min后，從PDA液體培養(yǎng)基接種5 mL菌液于發(fā)酵培養(yǎng)基中，室溫靜置培養(yǎng)30 d。

3 提取與分離

發(fā)酵結(jié)束后，向三角瓶中加入2倍體積的醋酸乙酯，經(jīng)過浸泡、破碎、超聲等過程，用紗布濾過得發(fā)酵產(chǎn)物上清液，將其減壓濃縮得到浸膏123.0 g。浸膏經(jīng)石油醚萃取脫脂后，采用硅膠（200～300目）減壓柱色譜，以石油醚-醋酸乙酯（8∶1→1∶2）體系進行梯度洗脫，得到6個次級組分（Fr. 1～6）。

Fr. 6（2.3 g）先經(jīng)反相硅膠柱，以20%～100%甲醇梯度洗脫分成9個組分（Fr. 6-1～6-9），F(xiàn)r. 6-2（4 mg）經(jīng)半制備HPLC（COSMOSIL- packed，C18，250 mm×4.6 mm，5 μm，75%甲醇）分離得到化合物1（0.7 mg）；Fr. 6-4（74 mg）經(jīng)半制備HPLC（COSMOSIL-packed，C18，250 mm×4.6 mm，5 μm，65%甲醇）分離得到化合物9（8.0 mg）和8（3.0 mg）；Fr. 6-5（12 mg）經(jīng)半制備HPLC（COSMOSIL-packed，C18，250 mm×4.6 mm，5 μm，80%甲醇）分離得到化合物13（2.5 mg）。Fr. 6-6（30 mg）經(jīng)半制備HPLC分離（COSMOSIL-packed，C18，250 mm×4.6 mm，5 μm，60%甲醇）得到化合物7（2.0 mg）和10（2.3 mg）。

Fr. 5（4.8 g）經(jīng)反相硅膠柱，以20%～100%甲醇梯度洗脫分成9個組分（Fr. 5-1～5-9），其中Fr. 5-4（13.5 mg）經(jīng)半制備HPLC（COSMOSIL-packed，C18，250 mm×4.6 mm，5 μm，60%甲醇）分離得到化合物5（3.2 mg）和6（3.3 mg）；Fr. 5-5（16.2 mg）經(jīng)半制備HPLC（COSMOSIL-packed，C18，250 mm×4.6 mm，5 μm，45%乙腈）分離得到化合物2（2.7 mg）、3（2.1 mg）和4（3.5 mg）。Fr.5-6（32.6 mg）經(jīng)半制備HPLC（COSMOSIL-packed，C18，250 mm×4.6 mm，5 μm，50%乙腈水）分離得到化合物11（2.3 mg）和12（2.5 mg）。Fr.5-7（12.4 mg）經(jīng)半制備HPLC（COSMOSIL-packed，C18，250 mm×4.6 mm，5 μm，65%甲醇）分離得到化合物14（1.4 mg）。

Fr. 4（3.2 g）經(jīng)反相硅膠柱，以20%～100%乙腈梯度洗脫分成9個組分（Fr. 4-1～4-9），其中Fr. 4-5（18.0 mg）經(jīng)半制備HPLC（COSMOSIL-packed，C18，250 mm×4.6 mm，5 μm，50%乙腈-0.1%三氟乙酸水）分離得到化合物15（2.4 mg）和16（2.7 mg）。

4 結(jié)構(gòu)鑒定

化合物1：無色油狀物，易溶于甲醇，HR-ESI-MS中顯示準(zhǔn)分子離子峰/237.112 1 [M－H]?（計算值為237.113 2），提示分子式為C13H18O4，紅外光譜給出羰基的吸收峰（1731 cm?1）。其1H-NMR、13C-NMR和DEPT數(shù)據(jù)（表1）提示其含有5個甲基包括1個甲氧基 (C/H62.8/3.68)、1個亞甲基(C/H28.6/1.78, 1.42)、1個次甲基 (C/H46.5/3.77)、1個酯羰基 (C162.0)、1個酮羰基 (C212.3) 和4個sp2雜化的季碳 (C111.1, 160.0, 109.0, 161.9)。這些數(shù)據(jù)和paecilopyrone A[7]的核磁數(shù)據(jù)非常相似，只是比paecilopyrone A少了1個亞甲基信號，多了1個甲氧基信號。H-8/H-9/H-10以及H-8/H-11的1H-1H COSY相關(guān)給出C-8?C-11片段（圖2）。在HMBC譜中（圖2），H3-12 (H2.10) 與C-2, C-3, C-4相關(guān)，H3-13 (H2.03) 與C-4, C-5, C-6相關(guān)，以及甲氧基氫H3-14與C-4相關(guān)（圖2），提示化合物1中具有和paecilopyrone A相同的吡喃酮片段，只是在paecilopyrone A的吡喃酮片段中4-OH被化合物1中的4-OCH3取代。C-6和C-7的相連是通過H-8和C-6以及H3-11和C-7之間的HMBC信號確定的。因此，化合物1的結(jié)構(gòu)確定為4-甲氧基-3,5-二甲基-6-(2-甲基丁?；?-2-2-吡喃酮（圖1）。

表1 化合物1的核磁數(shù)據(jù)(500/125 MHz, CD3OD)

圖2 化合物1的關(guān)鍵HMBC、COSY信號

化合物5：淡黃色粉末，ESI-MS/: 307.1 [M＋Na]+，分子式C16H12O5。1H-NMR (500 MHz, CD3OD): 13.56 (1H, s, 8-OH), 7.40 (1H, d,= 2.0 Hz, H-4), 7.09 (2H, d,= 2.0 Hz, H-7, 5), 6.67 (1H, s, H-2), 5.74 (1H, s, 3-OH), 3.86 (3H, s, 1-OCH3), 2.37 (3H, s, 6-CH3)；13C-NMR (125 MHz, CD3OD): 188.0 (C-9), 184.8 (C-10), 165.6 (C-6), 163.6 (C-8), 162.1(C-1), 147.8 (C-3), 138.6 (C-4a), 134.1 (C-10a), 125.2 (C-2), 120.4 (C-4), 116.2 (C-9a), 110.8 (C-8a), 106.3 (C-5), 104.2 (C-7), 56.6 (1-OCH3), 21.8 (C-11)。以上波譜數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)報道基本一致[11]，故鑒定化合物5為大黃素-8-甲醚。

化合物6：淡黃色粉末，ESI-MS/: 307.8 [M＋Na]+，分子式C17H14O5。1H-NMR (500 MHz, CD3OD): 13.56 (1H, s, 8-OH), 7.48 (1H, d,= 1.7 Hz, H-4), 7.21 (1H, d,= 2.3 Hz, H-5), 7.03 (1H, s, H-7), 6.71 (1H, d,= 1.7 Hz, H-2), 4.59 (3H, s, 3-OCH3), 3.93 (3H, s, 1-OCH3), 2.40 (3H, s, H-11)；13C-NMR (125 MHz, CD3OD): 188.4 (C-9), 184.0 (C-10), 165.9 (C-1), 163.5(C-3), 161.1(C-8), 147.1 (C-6), 138.7 (C-4a), 134.2 (C-10a), 124.1 (C-7), 125.3 (C-5), 120.8 (C-9a), 116.2 (C-8a), 110.3 (C-2), 106.2 (C-4), 55.0 (3-OCH3), 54.8 (1-OCH3), 21.8 (C-11)。以上波譜數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)報道基本一致[12]，故鑒定化合物6為8-羥基-1,3-二甲氧基-6-甲基蒽醌。

化合物9：無色粉末，ESI-MS/: 553.3 [M＋Na]+，分子式C32H38N2O5。1H-NMR (500 MHz, DMSO-6): 10.90 (1H, s, H-1′), 8.09 (1H, s, 1H, H-2), 7.41 (1H, d,= 7.9 Hz, H-4′), 7.35 (1H, d,= 8.1 Hz, H-7′), 7.10 (1H, m, H-6′), 7.06 (1H, d,= 2.8 Hz, H-2′), 6.98 (1H, t,= 7.4 Hz, H-5′), 5.57 (1H, d,= 10.2 Hz, H-17), 6.21 (1H, m, H-13), 5.06 (1H, m, H-14), 1.71 (3H, s, 18-CH3), 1.51 (3H, s, H-12), 1.10 (3H, s, H-11), 1.00 (3H, d,= 6.7 Hz, 16-CH3)；13C-NMR (125 MHz, DMSO-6): 210.3 (C-19), 204.1 (C-23), 174.1 (C-1), 148.4 (C-17), 136.3 (C-1′a), 135.2 (C-18), 133.69 (C-6), 133.6 (C-14), 128.5 (C-13), 127.2 (C-3′a), 125.6 (C-5), 123.7 (C-5′), 121.2 (C-2′), 118.6 (C-6′), 118.0 (C-4′), 111.7 (C-7′), 110.0 (C-3′), 70.2 (C-20), 67.8 (C-7), 61.7 (C-9), 57.2 (C-4), 51.0 (C-3), 49.3 (C-8), 40.8 (C-15), 36.5 (C-22), 33.0 (C-21), 31.9 (C-10), 30.6 (C-16), 19.9 (16-CH3), 17.0 (C-12), 14.8 (C-11), 12.1 (18-CH3)。以上波譜數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)報道基本一致[14]，故鑒定化合物9為球毛殼菌素E。

5 體外抗腫瘤活性測試

應(yīng)用MTT比色法[22]對化合物1～16進行了細(xì)胞毒活性初篩測試，發(fā)現(xiàn)化合物2、8、15對選定的人腫瘤細(xì)胞具有一定的體外抗增殖活性；復(fù)篩并測定其對5種腫瘤細(xì)胞的半數(shù)抑制濃度（IC50），結(jié)果見表2。

表2 化合物2、8、15對5種腫瘤細(xì)胞的IC50值

6 討論

海綿共生真菌是新天然產(chǎn)物的重要來源，因此從其次級代謝產(chǎn)物中尋找結(jié)構(gòu)新穎，活性優(yōu)良的化合物具有重要意義。本研究從菌株HXL-1中分離得到16個化合物（1～16），其中1個吡喃酮類新化合物（1），2個首分化合物（11、12），3個抗腫瘤化合物（2、8、15）。這些發(fā)現(xiàn)進一步豐富了球毛殼真菌次級代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的多樣性，并為抗腫瘤先導(dǎo)化合物的研究提供了參考。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Secondary metabolites of sponge-derived fungusHXL-1 and theiranti-tumor activities

YAN Jiao-yang1, KONG Fan-dong2, MA Qing-yun2, XIE Qing-yi2, ZHANG Fei2, GUO Jiao-cen2, DAI Hao-fu3, HUANG Xiao-long1, ZHAO You-xing2

1. Key Laboratory of Tropical Biological Resources of Ministry of Education, School of Life Sciences and Pharmacy, Hainan University,Haikou 570228, China 2. Haikou Key Laboratory for Research and Utilization of Tropical Natural Products, Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 571101, China 3. Hainan Academy of Tropical Agricultural Resource, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 571101, China

To study the secondary metabolites of a sponge-derived fungusHXL-1 and their antitumor activities.The secondary metabolites of strains were separated and purified by silica gel column chromatography, ODS column chromatography, high performance liquid chromatography; The structures of the compounds were identified by NMR, MS, and other spectral methods; Theanti-tumor activity of the compound was evaluated by the method of MTT.A total of 16 compounds were obtained from the EtOAc extract of the fermentation broth of sponge-derived fungus and the structures of the compounds were identified as: 4-methoxy-3,5-dimethyl-6-(2-methylbutanoyl)-2-pyran-2-one (1), pyripyropene A (2), 1-deacetyl-pyripyropene A (3), 7-deacetyl-pyripyropene A (4), questin (5), 8-hydroxy-1,3-dimethoxy-6- methylanthraquinone (6), cytoglobosins D (7), isochaetoglobosin D (8), chaetoglobosins E (9), chaetoglobosin Vb(10), monohydroxyisoaflavinine (11), aflavazole (12), fumitremorgin C (13), chaetoviridin B (14), trypacidin (15) and oxidized-nodulisporicacid B (16).Compound 1 is a new pyrone compound, and compounds 7—13 are known indole alkaloids; Compounds 1, 11 and 12 are isolated fromfor the first time. Compounds 2, 8 and 15 display varying degrees ofantitumor activities against human tumor cells.

sponge-derived fungus;; secondary metabolite; antitumor activity; 4-methoxy-3,5-dimethyl-6- (2-methylbutanoyl)-2-pyran-2-one; pyripyropene A; trypacidin

R284.1

A

0253 - 2670(2021)13 - 3790 - 08

10.7501/j.issn.0253-2670.2021.13.002

2021-01-26

海南省自然科學(xué)基金創(chuàng)新團隊項目（2019CXTD411）；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部財政專項項目（NFZX2018）；海南省普通高等學(xué)校研究生創(chuàng)新科研課題（Hys201902）；中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（17CXTD-15）

晏驕陽（1996—）男，碩士，研究方向為天然產(chǎn)物化學(xué)研究。E-mail: 17763775239@163.com

趙友興，男，博士，研究員。Tel: (0989)66989095 E-mail: zhaoyx1011@163.com

黃小龍，男，博士，副教授。Tel: 13976487719 E-mail: hxl2012@163.com

[責(zé)任編輯 王文倩]