張莎,鄧小華,曠敏,彭偉偉,鄭雨婷,許立,曾廣源,艾衛(wèi)敏,鄒振興*(1.中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院,長(zhǎng)沙 41001;2.慢病診療小分子藥物發(fā)現(xiàn)與轉(zhuǎn)化湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)沙 41001;.中南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)與神經(jīng)生物學(xué)系,長(zhǎng)沙 41001;4.湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課部人體解剖學(xué)與生理學(xué)教研室,湖南 湘潭 411012)
青霉屬(Penicillium)真菌是廣泛存在于自然環(huán)境中的一類腐生類真菌,目前在植物[1]、動(dòng)物[2]、海洋[3]、土壤[4]中均被報(bào)道過。青霉屬真菌也是目前研究最多的菌屬之一,被認(rèn)為是藥物發(fā)現(xiàn)的主要來源,包括來自Penicillium chrysogenum的抗生素青霉素和來自Penicillium griseofulvum的抗真菌藥物灰黃霉素[5],其還能產(chǎn)生纖維素酶、蛋白酶和脂肪酶等具有應(yīng)用前景的酶類,因此在藥物的研制、工業(yè)原材料的制備、新型酶制劑的篩選以及食品加工業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[6]。青霉屬真菌是多種活性代謝產(chǎn)物的主要生產(chǎn)者,因此目前仍然是廣大藥物研究者的關(guān)注焦點(diǎn)。
課題組前期對(duì)亞麻葉白千層(Melaleuca linariifolia)植株進(jìn)行了系統(tǒng)的化學(xué)成分研究,從中分離鑒定出多個(gè)活性天然產(chǎn)物[7-9]。為了進(jìn)一步尋找和發(fā)現(xiàn)更多活性天然產(chǎn)物,我們選取亞麻葉白千層植物作為分菌對(duì)象,從中分離出多株內(nèi)生真菌,經(jīng)活性篩選及TLC 薄層分析發(fā)現(xiàn),有多株菌株代謝產(chǎn)物豐富,對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)顯示出較好的抑制活性。菌株P(guān)enicillium citrinumYMY-1 是其中一株青霉屬真菌,對(duì)MRSA 的最小抑菌濃度(MIC)值為0.625 mg·mL-1。因此,為了進(jìn)一步深入挖掘其次級(jí)代謝產(chǎn)物,本實(shí)驗(yàn)對(duì)該菌株化學(xué)成分進(jìn)行研究,從中分離鑒定出12 個(gè)化合物(見圖1)。
圖1 化合物1~12 的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig 1 Structures of compounds 1~12
Bruker AV-400/AV-500/AV-600 型核磁共振儀(德國(guó)Bruker 公司);Agilent 1290 UPLC-6545 accurate mass Q-TOF 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、Agilent 1200 型分析高效液相色譜儀、Agilent 1100 型半制備高效液相色譜儀(美國(guó)Agilent 科技公司);YMC-pack ODS-A色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);YMC-pack ODS-A 色譜柱(250 mm×10 mm,10 μm);大孔樹脂D101(安徽三星樹脂科技有限公司);C18反相硅膠(40~75 μm,日本Kasugai);硅膠(60~100 目,200~300 目,青島海洋化工有限公司);Sephadex LH-20 凝膠(德國(guó)Healthcare Uppsala Swedeb);所用試劑均為分析純。
實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)菌株分離自亞麻葉白千層枝葉,亞麻葉白千層枝葉于2019年11月采自中國(guó)科學(xué)院華南植物園,由華南植物園譚海波副研究員鑒定。該真菌由北京擎科新業(yè)生物技術(shù)有限公司經(jīng)ITS 序列分析鑒定為Penicillium citrinumYMY-1,目前該樣品標(biāo)本保存于中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。
用接種環(huán)挑取適量菌絲接種至裝有200 mL馬鈴薯葡萄糖水(PDB)培養(yǎng)基的三角瓶中,在恒溫培養(yǎng)搖床中培養(yǎng)5 d(28 ℃,130 r·min-1),制備得種子液。將種子液接種至無菌大米培養(yǎng)基中,共培養(yǎng)60 瓶,室溫下靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)30 d,得到固體發(fā)酵物。發(fā)酵完成后用乙酸乙酯將大米發(fā)酵物萃取3 次,并將有機(jī)溶劑在減壓下蒸發(fā)以獲得粗提物浸膏(60 g)。
乙酸乙酯浸膏經(jīng)大孔樹脂柱層析,采用20%、80%和100%乙醇水洗脫。80%部分經(jīng)硅膠柱層析,以二氯甲烷-甲醇(100∶0~0∶100)梯度系統(tǒng),TLC 點(diǎn)板合并得8 個(gè)組分(Fr.A~Fr.H)。Fr.C 經(jīng)ODS 柱層析,采用30%~100%甲醇水梯度洗脫得5 個(gè)組分(Fr.C-1~Fr.C-5),化合物12(54 mg)在過柱中析出白色固體。Fr.C-1 經(jīng)Sephadex LH-20 柱層析,最后經(jīng)Pre-HPLC 得化合物5(13.1 mg)和6(15.2 mg)。Fr.C-2 經(jīng)硅膠柱層析,再經(jīng)Pre-HPLC 得化合物2(9.5 mg)和7(3.2 mg)。
Fr.E 經(jīng)ODS 柱層析,采用20%~100%甲醇水梯度洗脫得8 個(gè)組分(Fr.E-1~Fr.E-8)。Fr.E-3 經(jīng)硅膠柱層析,以石油醚-乙酸乙醇(20∶1~0∶100)梯度洗脫,得5 個(gè)組分(Fr.E-3-1~Fr.E-3-5)。Fr.E-3-3 經(jīng)Sephadex LH-20 柱層析,再經(jīng)Pre-HPLC 得化合物3(30.6 mg)、10(16.1 mg)和11(5.7 mg)。Fr.E-3-4 經(jīng)Pre-HPLC 得化合物1(22.4 mg)。Fr.E-4 經(jīng)Sephadex LH-20 柱層析,以甲醇為洗脫劑,得4 個(gè)組分(Fr.E-4-1~Fr.E-4-4)。Fr.E-4-2 經(jīng)反復(fù)硅膠柱層析,Pre-HPLC 得化合物8(7.8 mg)。Fr.E-4-3 經(jīng)反復(fù)硅膠柱層析,Pre-HPLC 得化合物4(15.0 mg)和9(6.2 mg)。
化合物1:棕色無定型粉末,易溶于甲醇和二甲基亞砜(DMSO),HR-ESI-MSm/z:447.0727 [M+Na]+。1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δH:12.24(1H,br s,8-OH),6.95(1H,s,H-11),6.69(1H,s,H-9),5.99(1H,br s,17-OH),5.88(1H,br s,2-OH),4.24(1H,t,J=6.6 Hz,H-17),4.00(1H,t,J=8.4 Hz,H-3),3.71(3H,s,H-15),3.66(3H,s,H-19),3.47(1H,dd,J=17.4,8.4 Hz,H-4β),3.07(1H,dd,J=17.4,9.0 Hz,H-4α),2.87(1H,dd,J=13.2,4.8 Hz,H-16α),2.79(1H,dd,J=13.8,7.2 Hz,H-16β),2.38(3H,s,H-14)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δC:172.8(C-1),79.8(C-2),51.5(C-3),38.0(C-4),122.1(C-5),178.7(C-6),108.7(C-7),160.4(C-8),112.9(C-9),147.8(C-10),108.5(C-11),157.0(C-12),172.3(C-13),22.2(C-14),53.0(C-15),35.1(C-16),71.2(C-17),172.3(C-18),52.1(C-19)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[10]報(bào)道基本一致,化合物1 鑒定為chromosulfine。
化合物2:黃色固體,易溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:285.0752 [M+H]+。1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δH:7.93(1H,t,J=8.5 Hz,H-3),7.73(1H,d,J=8.5 Hz,H-4),7.45(1H,d,J=8.5 Hz,H-2),6.92(1H,s,H-5),6.68(1H,s,H-7),3.90(3H,s,-OCH3),3.40(3H,s,6-CH3)。13C NMR(125 MHz,DMSO-d6)δH:133.4(C-1),123.3(C-2),136.4(C-3),120.0(C-4),155.9(C-4a),155.9(C-4b),107.0(C-5),150.1(C-6),111.9(C-7),161.0(C-8),108.0(C-8a),180.4(C-9),117.1(C-9a),22.5(6-CH3),169.2(-COO-),53.2(OCH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[11]報(bào)道基本一致,化合物2 鑒定為methyl 8-hydroxy-6-methyl-9-oxo-9H-xanthene-1-carboxylate。
化合物3:深褐色無定型粉末,易溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:381.1697 [M+H]+。1H NMR(500 MHz,CD3OD)δH:6.28(1H,s,H-8),5.21(1H,q,J=6.5 Hz,H-3),4.62(1H,m,H-2'),3.36(1H,m,H-3'),3.26(1H,m,H-4),2.22(3H,s,5'-CH3),2.12(3H,s,6-CH3),1.43(3H,d,J=6.5 Hz,3-CH3),1.38(3H,d,J=6.5 Hz,2'-CH3),1.35(6H,d,J=6.5 Hz,4-CH3,3'-CH3)。13C NMR(125 MHz,CD3OD)δC:158.9(C-1),83.0(C-3),34.6(C-4),130.1(C-5),133.4(C-6),184.2(C-7),102.4(C-8),159.9(C-9),99.3(C-10),87.9(C-2'),44.5(C-3'),140.8(C-4'),117.3(C-5'),148.1(C-6'),101.4(C-7'),135.9(C-8'),137.6(C-9'),19.7(3-CH3),17.9(4-CH3),9.4(6-CH3),17.4(2'-CH3),18.0(3'-CH3),10.5(5'-CH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[12]報(bào)道基本一致,化合物3 鑒定為penicitrinone A。
化合物4:深黃色無定型粉末,易溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:571.1601 [M+H]+。1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δH:15.17(1H,br s,5'-OH),15.01(1H,br s,5-OH),6.94(1H,s,H-7),6.54(1H,d,J=2.4 Hz,H-7'),6.19(1H,s,H-10),6.18(1H,s,H-3'),6.11(1H,s,H-3),5.93(1H,d,J=2.4 Hz,H-9'),4.08(3H,s,6-OCH3),3.93(3H,s,6'-OCH3),3.83(3H,s,8-OCH3),3.47(3H,s,8'-OCH3),2.20,(3H,s,2-CH3),2.04(3H,s,2'-CH3)。13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δC:169.1(C-2),107.0(C-3),184.1(C-4),163.4(C-5),161.7(C-6),93.8(C-7),160.1(C-8),107.5(C-9),98.3(C-10),153.0(C-11),103.6(C-12),108.0(C-13),139.5(C-14),169.1(C-2'),107.2(C-3'),184.5(C-4'),162.6(C-5'),161.5(C-6'),97.0(C-7'),161.9(C-8'),96.9(C-9'),106.9(C-10'),151.0(C-11'),104.0(C-12'),108.2(C-13'),140.6(C-14'),20.4(2-CH3),56.6(6-OCH3),56.7(8-OCH3),20.6(2'-CH3),56.5(6'-OCH3),55.4(8'-OCH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[13]報(bào)道基本一致,化合物4 鑒定為rubasperone B。
化合物5:黃色固體,易溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:271.1452 [M+H]+。1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δH:8.24(1H,d,J=8.0 Hz,H-8),7.83(1H,m,H-6),7.50(3H,m,H-6,H-8,-NH-),4.92(1H,s,H-3),3.85(3H,s,4-CH3),2.18(1H,m,H-1'),1.59(1H,m,H-2'a),1.39(1H,m,H-2'b),1.14(3H,d,J=6.8 Hz,H-4'),0.65(3H,t,J=7.2 Hz,H-3')。13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δC:169.1(C-1),57.4(C-3),36.2(4-CH3),117.6(C-5),133.1(C-6),124.8(C-7),126.3(C-8),172.1(C-9),164.7(C-3a),141.7(C-4a),128.4(C-8a),110.7(C-9a),36.3(C-1'),27.8(C-2'),12.0(C-3'),12.4(C-4')。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[14]報(bào)道基本一致,化合物5 鑒定為quinolactacin Al。
化合物6:黃色固體,易溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:271.1449 [M+H]+。1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δH:8.24(1H,d,J=8.0 Hz,H-8),7.82(1H,m,H-6),7.50(3H,m,H-6,H-8,-NH-),4.84(1H,s,H-3),3.83(3H,s,4-CH3),2.18(1H,m,H-1'),1.00(3H,t,J=7.2 Hz,H-3'),0.87(1H,m,H-2'a),0.81(1H,m,H-2'b),0.44(3H,d,J=6.8 Hz,H-4')。13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δC:169.0(C-1),59.5(C-3),36.5(4-CH3),117.7(C-5),133.1(C-6),124.9(C-7),128.4(C-8),172.1(C-9),165.0(C-3a),141.7(C-4a),126.3(C-8a),110.8(C-9a),36.6(C-1'),21.3(C-2'),12.1(C-3'),18.0(C-4')。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[14]報(bào)道基本一致,化合物6 鑒定為quinolactacin A2。
化合物7:白色固體,溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:153.0915 [M+H]+。1H NMR(500 MHz,CD3OD)δH:6.20(1H,s,H-6),2.13(3H,s,H-9),2.04(3H,s,H-7),2.03(3H,s,H-8)。13C NMR(125 MHz,CD3OD)δC:154.6(C-1),154.2(C-2),135.3(C-3),115.6(C-4),110.2(C-5),109.8(C-6),11.9(C-7),9.0(C-8),20.3(C-9)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[15]報(bào)道基本一致,化合物7 鑒定為3,4,5-三甲基-1,2-苯二酚。
化合物8:黃色固體,易溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:249.1112 [M+H]+。1H NMR(600 MHz,CD3OD)δH:7.56(1H,s,H-6),7.45(1H,q,J=10.8 Hz,H-9),7.23(1H,d,J=14.4 Hz,H-8),6.63(1H,m,H-10),6.36(1H,m,H-11),4.24(2H,dd,J=4.8,1.8 Hz,H-12),2.18(3H,s,3-CH3),2.08(3H,s,5-CH3)。13C NMR(150 MHz,CD3OD)δC:112.5(C-1),162.3(C-2),110.7(C-3),161.2(C-4),116.0(C-5),127.9(C-6),192.3(C-7),123.9(C-8),142.9(C-9),143.0(C-10),128.7(C-11),62.9(C-12),6.6(3-CH3),15.0(5-CH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[16]報(bào)道基本一致,化合物8 鑒定為12-hydroxysorbicillin。
化合物9:黃色油狀,易溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:250.1805 [M+H]+。1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δH:5.39(2H,m,H-8,H-9),5.22(1H,t,J=6.0 Hz,H-12),3.51(1H,m,H-15a),3.25(1H,m,H-15b),2.28(2H,m,H-13a,H-4a),2.16(1H,m,H-4b),2.00(1H,m,H-13b),1.98(2H,m,H-7),1.88(1H,m,H-14a),1.79(1H,m,H-14b),1.67(3H,s,2-CH3),1.61(3H,d,J=4.0 Hz,H-10),1.45(2H,m,H-5),1.34(2H,m,H-6)。13C NMR(125 MHz,DMSO-d6)δC:162.6(C-1),106.1(C-2),163.5(C-3),30.2(C-4),26.3(C-5),28.9(C-6),32.1(C-7),131.5(C-8),125.1(C-9),18.2(C-10),87.8(C-11),31.6(C-12),21.7(C-13),44.3(C-14),10.4(C-15)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[17]報(bào)道基本一致,化合物9 鑒定為2-(hept-5-enyl)-3-methyl-4-oxo-6,7,8,8a-tetrahydro-4Hpyrrolo[2,1-b]-1,3-oxazine。
化合物10:白色粉末,易溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:267.0873 [M+H]+。1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δH:4.43(1H,dd,J=14.5,7.5 Hz,H-3),2.95(1H,dd,J=14.5,7.5 Hz,H-4),1.98(3H,s,5-CH3),1.16(3H,d,J=7.0 Hz,3-CH3),1.14(3H,d,J=7.0 Hz,4-CH3)。13C NMR(125 MHz,DMSO-d6)δC:166.4(C-1),77.0(C-3),35.0(C-4),111.3(C-5),164.7(C-6),100.3(C-7),161.3(C-8),146.5(C-9),102.4(C-10),20.1(3-CH3),19.3(4-CH3),10.3(5-CH3),175.8(-COOH)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[18]報(bào)道基本一致,化合物10 鑒定為dihydrocitrinone。
化合物11:黃色油狀,易溶于甲醇和DMSO,HR-ESI-MSm/z:223.0965 [M+H]+。1H NMR(500 MHz,CD3OD)δH:4.67(1H,qd,J=6.5,1.0 Hz,H-3),3.07(1H,qd,J=6.5,1.0 Hz,H-4),2.10(3H,s,7-CH3),2.08(3H,s,5-CH3),1.28(3H,d,J=7.0 Hz,3-CH3),1.26(3H,d,J=7.0 Hz,3-CH3)。13C NMR(125 MHz,CD3OD)δC:171.1(C-1),81.7(C-3),35.8(C-4),140.9(C-4a),115.2(C-5),161.6(C-6),110.6(C-7),162.6(C-8),99.9(C-8a),20.3(3-CH3),20.1(4-CH3),10.9(5-CH3),8.3(7-CH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[19]報(bào)道基本一致,化合物11 鑒定為6,8-dihydroxy-3,4,5,7-tetramethyl-3,4-dihydroisocoumarin。
化合物12:白色固體,易溶于氯仿,HRESI-MSm/z:397.3476 [M+H]+。1H NMR(600 MHz,CDCl3)δH:5.57(1H,dd,J=6.0,2.4 Hz,H-6),5.39(1H,m,H-7),5.19(1H,m,H-22),5.19(1H,m,H-23),3.64(1H,m,H-3),1.03(3H,d,J=6.6 Hz,H-21),0.95(3H,s,H-18),0.92(3H,d,J=6.6 Hz,H-28),0.83(6H,d,J=6.6 Hz,H-27,H-26),0.63(3H,s,H-19)。13C NMR(150 MHz,CDCl3)δC:38.4(C-1),32.0(C-2),70.5(C-3),40.8(C-4),139.8(C-5),119.6(C-6),116.3(C-7),141.4(C-8),46.3(C-9),37.0(C-10),21.1(C-11),39.1(C-12),42.8(C-13),54.6(C-14),23.0(C-15),28.3(C-16),55.7(C-17),12.1(C-18),16.3(C-19),40.4(C-20),21.1(C-21),135.1(C-22),132.0(C-23),42.8(C-24),33.1(C-25),20.0(C-26),19.7(C-27),17.6(C-28)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[20]報(bào)道基本一致,化合物12 鑒定為β-麥角甾醇。
本研究從亞麻葉白千層植物內(nèi)生真菌Penicillium citrinumYMY-1 乙酸乙酯提取物中分離鑒定出12個(gè)化合物,主要為聚酮和生物堿類成分,其中化合物4 和8 為首次從青霉屬真菌中分離得到。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),化合物1 和2 具有抗腫瘤活性[10,17];化合物3、5 和6 對(duì)乙酰膽堿酯酶具有抑制活性[14,21];化合物7、9 和10 具有抗菌活性[15,22];化合物8 具有抗炎活性[16]。本研究結(jié)果不僅豐富了青霉屬真菌的化學(xué)成分多樣性,亦為該真菌的進(jìn)一步開發(fā)利用提供了一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。