CN112300243A - 一种环肽化合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环肽化合物及其制备方法和应用,属于海洋真菌活性成分分析技术领域。本发明从海洋真菌的发酵培养物中提取、分离获得了两个具有新颖结构的环肽化合物,分子式分别为C20H23N3O6、C20H23N3O5,其制备方法包括:将经活化的篮状菌属真菌CX11接种到培养液中发酵培养;再分离得到菌丝体和发酵液,其中菌丝体加入甲醇中浸提,分离得到浸提液,再用乙酸乙酯或氯仿对浸提液进行萃取;发酵液用乙酸乙酯或氯仿进行萃取,然后萃取液经浓缩、分离纯化后,制得所述环肽化合物。所述环肽化合物具有较好的抗肿瘤和抗菌活性,在制药领域具有良好的开发前景。
Description
技术领域
本发明涉及海洋真菌活性成分分析技术领域,具体涉及一种结构新颖 的含氧桥环肽化合物及其制备方法和应用。
背景技术
海洋微生物能够耐受海洋特有的如高盐、高压、低氧、低光照等极端 条件,生活环境的特异性导致海洋微生物在物种、基因组成和生态功能上 的多样性。海洋微生物中的海洋真菌是活性次级代谢产物的丰富的来源, 海洋真菌的次级代谢产物70-80%具有生物活性,包括小分子内脂化合物; 真菌毒素;对中枢神经***有抑制活性的新物质;1-十二醇、不饱和烃、 酸、酯;可抑制植物和人的真菌病毒作用于真菌细胞壁合成新靶位的脂肽 类抗生素。
以海洋真菌为原料发现具有特定结构类型的天然产物对于海洋药物 的研发具有重要意义。随着海洋微生物资源获取技术的进步,给海洋微生 物源天然药源化合物的研究带来了前所未有的机遇。
专利文献CN 108485987 A公开了从威海附近海域的底泥中分离一株 对多株病原菌均有抗菌活性的海洋真菌WH4-2,经ITS全序列分析鉴定为 柄篮状菌,该菌具有高效的抗副溶血弧菌活性,且活性物质“含异戊烯基 的二苯并氧杂环庚酮类化合物”的产量较大,有望应用于新型抗副溶血弧 菌的药物开发。
目前关于篮状菌属真菌(Talaromyces)的化学成分研究较少。中科院昆 明植物所2011年从云南红豆杉内生真菌Talaromyces sp.TIBF中分离得到 5α,6α-环氧-24(R)-甲基胆甾-7,22-二烯-3β-醇、醌茜素、苔色酸和间甲基 苯酚,Bok(1999)等在活性跟踪下从Cordyceps sinensis分离得到的5α,6α- 环氧-24(R)-甲基胆甾-7,22-二烯-3β-醇具有较好的抗肿瘤活性(李良群,杨 艳光,曾英,邹澄,赵沛基,广西植物,云南红豆杉内生真菌Talaromyces sp.TIBF的化学成分研究,2011,31(5),pp 699-701)。
课题组前期从海洋植物中分离得到篮状菌属真菌CX11(Talaromyces sp.CX11),并从中提取得到一种结构新颖且对伪狂犬病毒具有较好抗病毒 活性的杂萜化合物,见专利文献CN 110452247 A。
但是迄今还未查到有文献报道从篮状菌属真菌中分离得到抗肿瘤的 含氧桥环肽化合物。
发明内容
本发明的目的在于从海洋篮状菌属真菌(Talaromyces)中提取获得具 有药用价值的天然活性物质。
为实现上述目的,本发明提供了一种环肽化合物,结构式如式(Ⅰ)所 示:
其中R为OH或H。
上述两个化合物是从篮状菌属真菌CX11中分离得到的具有带氧桥的 环酯肽结构的环肽化合物。本文中将R=OH的环肽化合物记为化合物1, 分子式为C20H23N3O6,R=H的环肽化合物记为化合物2,分子式为 C20H23N3O5。
本发明还提供了所述环肽化合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将保藏号为CCTCC NO:M 2018338的篮状菌属真菌CX11 (Talaromycespurpureogenus.CX11)活化后接种于培养液中,20-30℃静态 培养10-40天;
以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:淀粉1-5g、麸皮10-20g、 酵母膏3-15g、KH2PO4 1-8g,MgSO4·7H2O 0.1-0.8g,余量为水;
或者,以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:马铃薯200-600g、 蛋白胨2-10g、酵母膏1-5g、葡萄糖5-20g、余量为水;培养液初始pH 值为6.0-7.0;
或者,以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:蔗糖10-40g、玉 米粉5-20g、NaNO3 1-4g、酵母膏1-4g、KH2PO4 0.2-0.8g、MgSO4·7H2O 0.2-1g、KCl 0.2-1g、FeSO40.001-0.005g,余量为水。
(2)发酵培养结束后,分离得到菌丝体和发酵液;
(3)将菌丝体加入甲醇中浸提,分离得到浸提液,浸提液浓缩后用蒸馏 水混悬,得到水混悬液,然后用乙酸乙酯或氯仿对水混悬液进行萃取,萃 取液经浓缩、分离纯化后,制得环肽化合物;
或者,用乙酸乙酯或氯仿对发酵液进行萃取,萃取液经浓缩、分离纯 化后,制得环肽化合物;
所述分离纯化包括:a、对萃取液进行正相硅胶柱层析分离,依次以 体积比9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:3、1:9的石油 醚/乙酸乙酯混合液和乙酸乙酯进行梯度洗脱,收集体积比4:1的石油醚/ 乙酸乙酯混合液洗脱出的馏分;b、收集的馏分再进行反相硅胶柱层析, 依次以体积比1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1的甲醇/水混合 液进行梯度洗脱,收集6:4馏分;c、反相层析收集的6:4馏分使用SEC 色谱柱LH-20分离,甲醇作为流动相,获得目标馏分,继而用高效液相色 谱分离,流动相为体积比55:45的甲醇/水混合液,流速为10mL/min,保 留时间41分钟的峰为R=OH的环肽化合物,保留时间46分钟的峰为R=H 的环肽化合物。
步骤(1)中,对篮状菌属真菌CX11(Talaromyces sp.CX11)进行发酵培 养。
篮状菌属真菌CX11(Talaromyces sp.CX11)为真菌,采用常规的PDA 液体培养基或麦芽汁培养基即可用于发酵培养。为了增加产量,给微生物 生长代谢提供足够的营养成分,优选地,以体积1L计,所述的培养液包 括以下原料:淀粉3g,麸皮14g,酵母膏6g,KH2PO45g,MgSO4·7H2O 0.4g,水为余量;
或者,以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:马铃薯400g,蛋 白胨6g,酵母膏2g,葡萄糖10g,水为余量;
或者,以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:蔗糖25g,玉米 粉10g,NaNO3 2g,酵母膏2g,KH2PO4 0.5g,MgSO4·7H2O 0.5g,KCl 0.5g, FeSO4 0.001g,水为余量。
所述静态培养方式即不进行摇瓶培养。优选的,发酵培养的温度为 22-26℃。更优选为25℃培养20天。
步骤(2)中,分离获得菌丝体和发酵液,所述的菌丝体和发酵液中均能 提取分离得到所述环肽化合物。
其中,利用菌丝体获取环肽化合物时,将菌丝体置于甲醇中浸泡7-14 天,菌丝体充分破壁,使胞内物质有效溶出。
利用发酵液获取环肽化合物时,将发酵液与硅藻土搅拌后,采用乙酸 乙酯回流进行萃取。
所述的分离纯化为:对萃取液进行正相硅胶柱层析分离,所得馏分再 进行反相硅胶柱层析和高效液相色谱分离。通过多步分离纯化,能获得纯 度较高的环肽化合物。
本发明研究表明,利用上述方法从篮状菌属真菌CX11(Talaromyces sp. CX11)发酵培养物中分离得到的环肽化合物具有较好的抗肿瘤活性和抗菌 活性,因此,本发明还提供了所述的环肽化合物在制备抗肿瘤药物或抗菌 药物中的应用。具体地,所述肿瘤为***;病原菌为金黄色葡萄球菌, 尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。
所述药物以本发明的环肽化合物为主要活性成分,添加药剂学上可接 受的辅料制成,可按照药剂学上记载的制剂制备方法制成制剂。所述的制 剂可以为注射液、滴注液、粉针剂、颗粒剂、片剂、冲剂、散剂、口服液、 糖衣片剂、薄膜衣片剂、肠溶衣片剂、***剂、颗粒剂、丸剂、膏剂、丹 剂、喷雾剂、滴丸剂、崩解剂、口崩片、微丸等。
本发明具备的有益效果:
(1)本发明利用环肽的极性差异从海洋真菌的发酵培养物中提取、分离 获得了一种具有新颖结构的环肽化合物,该方法操作简便、提取得率高、 产物纯度高,适合规模化生产。
(2)通过体外抗肿瘤试验,表明本发明提供的环肽化合物具有较好的抗 肿瘤活性,针对肿瘤细胞Hela,化合物1的IC50值为21.2μM,化合物2 的IC50值为32.8μM,可用于制备抗肿瘤药物,具有良好的开发前景。
(3)通过体外抗菌试验,表明本发明提供的环肽化合物具有较好的体外 抗菌活性,针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,化合物1的MIC值为4μM, 化合物2的MIC值为4μM,可用于制备抗感染药物,具有良好的开发前 景。
附图说明
图1为本发明两个环肽化合物的结构式。
图2为本发明化合物1的1H NMR图谱(in CD3OD)。
图3为本发明化合物1的13C NMR图谱(in CD3OD)。
图4为本发明化合物2的1H NMR图谱(in CD3OD)。
图5为本发明化合物2的13C NMR图谱(in CD3OD)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明并不局限于 此。
菌株篮状菌属真菌CX11(Talaromyces purpureogenus.CX11)分离自浙 江沿海的大型海洋植物,于2018年6月4日保藏于中国典型培养物保藏 中心,保藏地址:中国武汉,武汉大学;保藏号为:CCTCC NO:M 2018338。
实施例1篮状菌属真菌的发酵培养
将经活化的篮状菌属真菌制成孢子悬浮液,再接种到培养液中,于 25℃静态发酵培养20天。
其中,培养液配方为:淀粉3g,麸皮14g,酵母膏6g,KH2PO45g, MgSO4·7H2O 0.4g,水1000mL。
实施例2篮状菌属真菌的发酵培养
将经活化的篮状菌属真菌制成孢子悬浮液,再接种到培养液中,于 24℃静态发酵培养20天。
其中,培养液配方为:马铃薯400g,蛋白胨6g,酵母膏2g,葡萄 糖10g,水1000mL;培养液的初始pH值为6.5。
实施例3篮状菌属真菌的发酵培养
将经活化的篮状菌属真菌制成孢子悬浮液,再接种到培养液中,于 25℃静态发酵培养20天。
其中,培养液配方为:蔗糖25g,玉米粉10g,NaNO3 2g,酵母膏2g, KH2PO4 0.5g,MgSO4·7H2O 0.5g,KCl 0.5g,FeSO4 0.001g,水1000mL。
实施例4环肽化合物的制备
篮状菌属真菌发酵培养后,取5L发酵培养液,离心取沉淀得到菌丝 体;菌丝体用甲醇浸泡1周,浸泡液经浓缩后用1L蒸馏水混悬,水混悬 液合并,用6L乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯萃取液经浓缩得到浸膏10g;用 硅胶(100目,100g)拌样,进行正相硅胶柱层析分离(200-300目,100g; 硅胶柱尺寸L 50mm,),依次以体积比9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:3、1:9的石油醚/乙酸乙酯混合液和乙酸乙酯进行梯 度洗脱,每次300mL;TLC检测馏分;收集4:1馏分再用甲醇重结晶得 到主要为化合物1的粗结晶a。母液继续重结晶,得到主要为化合物2的 粗结晶b。粗结晶a和粗结晶b分别再用甲醇重结晶得到纯化合物1和纯 化合物2。
实施例5环肽化合物的制备
篮状菌属真菌发酵培养后,取5L发酵培养液,离心取上清得到发酵 液;发酵液浓缩,用10g硅藻土拌样,1L乙酸乙酯回流,进行正相硅胶 柱层析分离(200-300目,1kg;硅胶柱尺寸L 50mm,),依次以 体积比9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:3、1:9的石油醚/ 乙酸乙酯混合液和乙酸乙酯进行梯度洗脱,收集4:1馏分;收集的馏分再 进行反相硅胶柱层析,依次以体积比1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、 8:2、9:1的甲醇/水混合液进行梯度洗脱,收集6:4馏分;反相层析6:4馏 分继而使用SEC色谱LH-20(甲醇为溶剂,分离得到7个馏分),取第3个 馏分继而用高效液相色谱分离,流动相为体积比55:45的甲醇/水混合液, 流速为10mL/min,保留时间41分钟的峰为R=OH的环肽化合物,保留时 间46分钟的峰为R=H的环肽化合物。
实施例6环肽化合物的结构鉴定
采用HPLC对制得的化合物进行纯度鉴定,纯度大于98%的样品运用 质谱和核磁共振技术进行结构鉴定,核磁共振用Bruker AVANCE DRX-600 NMR Sectrometer测定,TMS作内标;高分辨质谱FTICRMS用Bruker Apex Spectrometer测定;电喷雾质谱ESI-MS用Bruker Esquire 3000plus Spectrometer测定。
根据化合物的一维NMR分析结果(见表1)和二维NMR分析结果,可 知,化合物1的分子式为C20H23N3O6,化合物2的分子式为C20H23N3O5, 结构如图1所示:
表1环肽化合物的NMR数据
实施例7环肽化合物抗肿瘤活性分析
Hela细胞培养于含10%小牛血清、青霉素100IU/mL及链霉素100 g/mL的RP-MI1640培养基中,每3d换液1次,每5d传代1次。细胞 均置于37℃。取对数生长期细胞,以RPMI1640培养基稀释成5×104/mL 单细胞悬液,接种于96孔细胞培养板,每个浓度复种3孔,每孔180μL。 置培养箱温育12h后,药物组每孔加不同浓度供试液20μL,平行设空白 对照组(用等体积的RPMI 1640培养基代替受试药物),阳性对照组(5-FU) 共培养48h。每孔加入1mg/mL MTT溶液50μL,继续培养4h后,吸尽 上清液,每孔加入二甲基亚砜(DMSO)150μL,充分溶解MTT还原产物。 置酶标仪上于492nm波长处测定各药物组和空白组的光密度(D),按公式 计算得到药物对肿瘤细胞的半数抑制浓度(IC50),并对药效进行初步的评 价。
IR(%)=(1-加药组平均D值/对照组平均D值)×100%。
实验结果知,化合物1的IC50值为21.2μM,化合物2的IC50值为32.8μM, 阳性对照5-FU的IC50值为22.9μM,表明该化合物具有较好的抗肿瘤作 用。
实施例8环肽化合物抗菌活性分析
抑菌活性测试采用肉汤稀释法。测试选用了金黄色葡萄球菌[CMCC (B)26003],使用四环素作为阳性对照药。
在无菌室的无菌操作台进行细菌的培养。取2mL培养液加入到15mL 无菌离心管中,再加入20μL菌液放入培养液中混匀后放入37℃恒温培养 箱中分别培养20-24h。在无菌96孔板中,每个孔加入100μL培养液,加 入2μL测试样品,在培养液中放入适当量的细菌并对其进行稀释后每个 孔加入稀释后的细菌液100μL,并设立空白对照组,用酶标仪在650nm处测其样品和菌液混合液的96孔板吸光度值,将96孔板放入37℃恒温培 养箱中培养20-24h后,再次测定其吸光度值。
经过计算,化合物1的MIC值为4μM,化合物2的MIC值为4μM, 阳性对照四环素的MIC值为4μM。
实施例9含环肽化合物滴丸制剂的制备
取0.5g环肽化合物与10.5g聚乙二醇-6000混合均匀,加热熔融,化 料后移至滴丸滴灌中,药液滴至6~8℃液体石蜡中,除油,制得滴丸300 粒。
实施例10含环肽化合物冻干粉针剂的制备
取环肽化合物0.5g、葡萄糖4.5g、硫代硫酸钠0.9g和蒸馏水1000ml, 上述组分混合均匀后,冷冻干燥,分装400支,即得。
Claims (10)
2.如权利要求1所述的环肽化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将保藏号为CCTCC NO:M 2018338的篮状菌属真菌CX11(Talaromycespurpureogenus.CX11)活化后接种于培养液中,20-30℃静态培养10-40天;
以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:淀粉1-5g、麸皮10-20g、酵母膏3-15g、KH2PO41-8g,MgSO4·7H2O 0.1-0.8g,余量为水;
或者,以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:马铃薯200-600g、蛋白胨2-10g、酵母膏1-5g、葡萄糖5-20g、余量为水;培养液初始pH值为6.0-7.0;
或者,以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:蔗糖10-40g、玉米粉5-20g、NaNO3 1-4g、酵母膏1-4g、KH2PO4 0.2-0.8g、MgSO4·7H2O 0.2-1g、KCl 0.2-1g、FeSO4 0.001-0.005g,余量为水;
(2)发酵培养结束后,分离得到菌丝体和发酵液;
(3)将菌丝体加入甲醇中浸提,分离得到浸提液,浸提液浓缩后用蒸馏水混悬,得到水混悬液,然后用乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷或***对水混悬液进行萃取,萃取液经浓缩、分离纯化后,制得环肽化合物;
或者,用乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷或***对发酵液进行萃取,萃取液经浓缩、分离纯化后,制得环肽化合物;
所述分离纯化包括:a、对萃取液进行正相硅胶柱层析分离,依次以体积比9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:3、1:9的石油醚/乙酸乙酯混合液和乙酸乙酯进行梯度洗脱,收集体积比4:1的石油醚/乙酸乙酯混合液洗脱出的馏分;b、收集的馏分再进行反相硅胶柱层析,依次以体积比1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1的甲醇/水混合液进行梯度洗脱,收集6:4馏分;c、反相层析收集的6:4馏分使用SEC色谱柱分离,获得目标馏分,继而用高效液相色谱分离,流动相为体积比55:45的甲醇/水混合液,流速为10mL/min,保留时间41分钟的峰为R=OH的环肽化合物,保留时间46分钟的峰为R=H的环肽化合物。
3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:淀粉3g,麸皮14g,酵母膏6g,KH2PO4 5g,MgSO4·7H2O 0.4g,水为余量。
4.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:马铃薯400g,蛋白胨6g,酵母膏2g,葡萄糖10g,水为余量。
5.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,以体积1L计,所述的培养液包括以下原料:蔗糖25g,玉米粉10g,NaNO3 2g,酵母膏2g,KH2PO4 0.5g,MgSO4·7H2O 0.5g,KCl 0.5g,FeSO4 0.001g,水为余量。
6.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,发酵培养的条件为25℃培养20天。
7.如权利要求1所述的环肽化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。
8.如权利要求7所述的应用,其特征在于,所述肿瘤为***。
9.如权利要求1所述的环肽化合物在制备抗菌药物中的应用。
10.如权利要求9所述的应用,其特征在于,病原菌为金黄色葡萄球菌。
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CN110452247A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-15 | 浙江大学 | 一种杂萜化合物及其制备方法和应用 |
CN110746446A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-02-04 | 中国科学院华南植物园 | 二聚四氢Xanthone类化合物及其制备方法和应用 |
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2020
- 2020-09-27 CN CN202011032764.0A patent/CN112300243B/zh active Active
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