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本博士学位论文由两部分构成,第一部分为内生真菌Periconiasp.F-31次级代谢产物研究,第二部分为Stachybotrys chartarum中杂萜Stachybocin A生物合成研究。第一部分:内生真菌Periconia sp.F-31次级代谢产物研究Periconia sp.F-31为从刺果番荔枝(Annona muricata)中分离得到的一株乙酸乙酯提取物具有较强体外细胞毒活性的内生真菌,为黑团孢霉属的一个新种(Periconiasp.)。课题组前期对其次级代谢产物进行了较为系统的研究,已从中分离鉴定了 9/6/5三元环系细胞松弛素Periconiasins A-H,新颖结构的PKS-NRPS杂合物Pericoannosins A和B及新骨架结构的倍半萜Periconianone A,其中Periconiasins A和B对人结肠癌细胞HCT-8和人胃癌细胞BGC-823均具有较强的细胞毒活性,Periconianone A具有很强的神经抗炎活性。为进一步获得更多结构新颖及活性显著的次级代谢产物,本论文继续对Periconia sp.F-31次级代谢产物进行研究。结合各种色谱技术(硅胶柱色谱、C18柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱、MCI柱色谱及正/反相半制备HPLC等)对剩余的Periconia sp.F-31提取物进行分离纯化,采用各种波谱技术(UV、IR、MS、NMR、CD)及X-ray对化合物进行结构鉴定。本研究共分离鉴定了 63个单体化合物,其中27个为新化合物,包括11个高度氧化的艾里莫烷型倍半萜Periconianones C-M(1-11);4个聚酮-氨基酸杂合物 Periconiasins I-L(12-15);4 个异戊烯基化聚酮 PericononesB-E(16-19);4个单萜[2-蒈烯-5,8-二醇(20)、2-蒈烯-8,10-二醇(21)、2-蒈烯-8-乙酰胺(22)、8-羟基-1,7-环氧-2-薄荷烯(23)];2个内酯[5-羟基-4-(1,2-二羟己基)-氧杂环庚二烯-1(6H)-酮(24)和5-羟基-4-(1-羟己基)-氧杂环庚二烯-1(6H)-酮(25)];1个甾醇化合物麦角甾-4,6,8(14),22-四烯-3α-腺嘌呤(26)及1个核黄素衍生物6,7-二甲基-1-(1’-D-核糖醇基)-喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮(27)。化合物Periconianone(1)为首个C-8/C-11连接的异艾里莫烷型倍半萜。在新化合物绝对构型的确定中,除常规ECD光谱手段外,还运用了 Rh2(OCOCF3)4-螯合CD、Mo2(ACO)4-诱导CD、计算ECD以及X-ray单晶衍射等方法,并对新化合物生物合成途径进行合理的推测。此外,对所分离鉴定的27个新化合物进行了体外细胞毒、抗HIV和神经抗炎等药理活性评价,发现化合物 Periconianone E(3)、Periconiasin I(12)和 Periconone E(19)对人乳腺癌细胞MCF-7具有细胞毒活性,IC50值分别为17.9、4.8和4.2μM;化合物Periconianone H(6)对Hela细胞具有中等的细胞毒活性,IC50值为16.5μM;化合物 PericonianoneH(6)、Periconiasin J(13)和 Periconone B(16)均具有一定的抗 HIV 活性,其 IC50值分别为 11.0、25.0 和 18.0 μM;化合物 Periconianone D(2)、G(5)、K(9)、Periconiasin(14)、L(15)、Periconone E(19)对由脂多糖诱导的BV2细胞激活时所分泌的NO具有很强的抑制作用,抑制率分别为10.2%、18.3%、16.1%、50.0%、18.3%和25.8%(阳性对照药,姜黄素抑制率为12.9%),显示出很强的神经保护活性。综上所述,本论文通过对内生真菌Periconia sp.F-31次级代谢产物的系统研究,共分离鉴定63个单体化合物,其中27个为新化合物,多个化合物表现出良好的药理活性。这些结果不仅丰富了内生真菌Periconia sp.F-31次级代谢产物的结构类型,也为后续生物合成研究奠定了基础,同时也为创新药物发现提供了新颖结构的先导化合物。第二部分:Stachybotrys chartarum中杂萜Stachybocin A生物合成研究Stachybocin A为聚酮-异戊二烯混源杂萜二聚体,其分子母核是由两个完全相同的苯基螺环补身烷单聚体分子通过C5烷基链连接而成,具有内皮素受体拮抗、细胞毒、抗HIV活性,还具有很强的N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体拮抗活性,是一个很有前景的治疗炎症性疼痛的药物先导化合物。然而Stachybocin A天然产量低,化学合成步骤繁琐且反应条件苛刻,导致其作为创新药物分子的深入系统研究受到限制。因此,阐明Stachybocin A生物合成途径将对实现其高效生物合成、解决Stachybocin A的来源问题以及生物合成其结构类似物奠定基础。本论文以Stachybocin A生产菌株黑葡萄穗霉(S.chartarum CGMCC 3.5365)为研究对象,基于基因组挖掘策略,通过基因敲除、突变株代谢产物分离鉴定、蛋白外源表达及催化功能鉴定等技术手段,阐明Stachybocin A生物合成途径。本研究取得的结果为:(1)确定了 Stachybocin A生物合成基因簇;(2)建立了S.chartarum遗传转化体系;(3)通过基因敲除确定了参与Stachybocin A生物合成的4个关键基因,并通过外源表达鉴定了其中两个基因的功能,即:苔藓酸3位异戊烯基转移酶和羧酸还原酶。本研究为Stachybocin A生物合成研究奠定了基础。