五种香茶菜属植物内生真菌的次生代谢产物研究

	五种香茶菜属植物内生真菌的次生代谢产物研究
	唐健维
导师	普诺·白玛丹增
学位专业	药物化学
关键词	香茶菜属植物内生真菌次生代谢产物量子化学计算生物活性
摘要	本课题根据植物的不同生境及代谢产物的特征性选取了五种香茶菜属植物作为内生真菌研究的宿主植物，分别是帚状香茶菜（Isodon scoparius），紫萼香茶菜（Isodon forrestii），黄花香茶菜（Isodon sculponeatus），四川香茶菜（Isodon setschwanensis）和疏花毛萼香茶菜（Isodon eriocalyx var. laxiflora）。通过使用多培养条件分离方法从前四种香茶菜中共分离得到了 768 株内生真菌，通过形态对比和 ITS 分子鉴定确定了 26 个属 55 个种的内生真菌。对于鉴定后的 55 株真菌及前人从疏花毛萼香茶菜中所获得的 3 株重点菌株，通过使用多级筛选策略，即基于文献调研、基于代谢丰度和基于化学空间筛选，最终确定了其中六株真菌进入后续的放大发酵和次生代谢产物研究，分别是 Penicillium sp. sh18、Alternaria sp. hhm930、Xylaria sp. hh1006-1、Cercospora sp. ze3、Mycosphaerella sp. ze7 和 Aspergillius sp. hhy1113-2。利用各种色谱分离技术、波谱分析、单晶 X-射线衍射及量子化学计算等研究手段，从上述六株真菌中共分离鉴定了 100 个化合物，其中新化合物 28 个，包含了 6 种新颖骨架类型及 1 种新颖结构类型。分别是从 Penicillium sp. sh18 中发现的呋喃酮-聚酮杂四聚、呋喃酮-聚酮杂三聚、呋喃酮-聚酮杂二聚、呋喃酮-杂萜杂聚、聚酮-杂萜杂聚以及呋喃酮杂合腈基六种新颖骨架类型；从 Alternaria sp. hhm930 中发现了一对新颖的含二环氧笼状结构的二苯并-α-吡喃酮对映体。值得一提的是，我们通过常规量化计算方法结合 DP4+可能性分析和 ANN-PRA 分析对中低分子量（MW700）柔性体系化合物，我们则采用了更为精细的构象搜索过程，通过扩大初猜构象集的数量和更为准确的能量计算方法，在平衡计算成本和计算精度的条件下，结合 NMR 数据、耦合常数对这两类化合物的结构进行了解析，并首次尝试使用各向异性核磁技术对呋喃酮-聚酮杂四聚类化合物的结构进行解析。此外，在解析新颖的含二环氧笼状结构的二苯并-α-吡喃酮类对映体（Alt1 和 Alt2）时由于欺骗性信号的存在导致了结构解析的不确定性，通过量化计算结合谱学研究及单晶 X-射线衍射实验准确地确定了结构，并通过量化计算耦合常数侧面证实了我们对于欺骗性信号（部分 4 JCH 相关的出现和关键 3 JCH 相关的缺失）分别是由于原子排布形成“W”型及氧原子局域成键电子导致相邻原子间的费米接触作用变弱的推论。通过多种活性筛选模型及作用机制研究，我们发现了一个新型的 Wnt 信号通路拮抗剂 Pen12，两个具有微弱神经保护作用的化合物 Alt1 和 Alt2 以及两个具有较强抑制肿瘤细胞迁移活性的化合物 Xyl8 和 Xyl9。另外，本论文还对解决高分子量柔性体系化合物的结构解析方法进行了探究，以晶体学研究作为主要对象，对近年来出现的晶体海绵法和冷冻电镜技术在天然产物和药物研究方面的运用进行了综述。本论文的研究结果充分地显示了（1）作为新颖结构化合物的重要来源，内生真菌在未来天然产物乃至新药研究中仍然具有的巨大潜力，通过使用合理的菌株筛选方法就能尽可能避免重复性地工作，从而高效地发现结构新颖的化合物；（2）量子化学计算辅助谱学研究可以高效地为天然产物结构研究提供较为准确的研究结果，为天然产物研究者们在结构解析方法中提供了又一种可靠的研究方法。本论文研究结果将进一步推动香茶菜属植物内生真菌次生代谢产物研究的发展，为高效筛选“天才菌株”提供一定的借鉴，为微生物来源新颖先导化合物的发现提供新的研究思路和方法。
	2019-06
学位授予单位	中国科学院昆明植物研究所
学位名称	博士
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/73999
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	唐健维. 五种香茶菜属植物内生真菌的次生代谢产物研究[D]. 中国科学院昆明植物研究所,2019.

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唐健维-201618010642057-（8550KB）	学位论文		限制开放	CC BY-NC-ND	请求全文