Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследование вторичных метаболитов морских грибов является относительно молодой, но быстро развивающейся областью биоорганической химии. Начиная с открытия цефалоспорина С, выделенного из культуры Cephalosporium sp. в 1949 году и до 1992 года было описано только 15 метаболитов из морских грибов. Интенсивное изучение грибов микромицетов как источников биологически активных соединений было начато в начале двухтысячных годов. К настоящему времени описано более 1000 новых метаболитов из грибов, выделенных из морских источников.
Морские грибы принято разделять на две группы: облигатные морские грибы - те, что растут и размножаются исключительно в морских и эстуарных местах обитания и факультативные морские грибы - те, что обитают в пресной воде или на суше, но могут расти (и возможно, размножаться) в морской среде. Было установлено, что физиологические и биохимические свойства морских грибов обусловлены влиянием таких специфических факторов среды обитания, как высокая концентрация солей, гидростатическое давление, низкие температуры, неравномерное распределение питательных веществ и специфические, истинно морские источники питания. Это предполагает наличие у морских грибов некоторых биохимических особенностей, обуславливающих биосинтез необычных по структуре и биологическому действию соединений. В настоящее время из морских грибов выделены мощные антивирусные соединения, антибиотики, эффективно подавляющие развитие возбудителей туберкулеза и метициллин- и ванкомицин-устойчивых штаммов Staphylococcus aureus, вещества, обладающие цитотоксической активностью в отношении различных типов опухолевых клеток.
Получение новых структурных вариантов биологически активных соединений из морских грибов, а также обнаружение высокопродуктивных продуцентов уже известных соединений, играющих важную экологическую роль в морском сообществе, являются основными факторами, которые поддерживают интерес к исследованию метаболитов морских грибов на высоком уровне.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось выделение и установление строения вторичных метаболитов факультативных морских грибов рода Aspergillus (семейство Ascomycetes).
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-
провести отбор новых перспективных грибов-продуцентов рода Aspergillus;
-
выделить индивидуальные природные соединения из экстрактов изолятов отобранных грибов;
-
установить строение новых метаболитов;
-
провести структурную идентификацию известных ранее соединений;
-
исследовать биологическую активность выделенных соединений.
Научная новизна и практическая ценность работы. Из экстрактов изолятов трех штаммов морских грибов рода Aspergillus (A. carneus KMM 4638, A. sulphureus KMM 4640 и A. fumigatus KMM 4631) в результате хроматографического разделения были выделены 38 индивидуальных соединений различной химической природы. При помощи спектральных методов анализа и химических превращений установлено строение 14 новых соединений: 9 алкалоидов, 4 изопреноидов (включая меротерпеноиды) и 1 арил-С-гликозида. Идентифицированы структуры 24 ранее известных соединений, включая два метаболита, впервые выделенные из природных объектов.
Впервые исследована цитотоксическая активность и влияние на рост колоний опухолевых клеток некоторых метаболитов морских грибов. Впервые изучено действие ряда алкалоидов в отношении неспецифической эстеразы клеток карциномы Эрлиха, а также их действие на мультилекарственную устойчивость и индукцию раннего апоптоза в этих клетках.
Практическое значение данного исследования состоит в развитии методов выделения и установления строения новых природных низкомолекулярных метаболитов из морских грибов.
Положения, выносимые на защиту.
-
-
Морские грибы Aspergillus carneus KMM 4638, Aspergillus sulphureus KMM 4640 и Aspergillus fumigatus KMM 4631 являются богатым источником алкалоидов, изопреноидов и меротерпеноидов.
-
В морском грибе A. carneus найдены новые пренилированные алкалоиды карнеамиды А-С, которые содержат необычную для данной группы соединений 2,2- диметил^^-дигидропирано^^-^индольную кольцевую систему.
-
Предложена возможная схема биосинтеза карнеамидов А-С из бревианамида F и цикло(дегидро-Ь-пролил-Ь-триптофана).
-
В экстракте гриба A. carneus идентифицированы карнехиназолины B-D, которые являются новыми представителями хиназолиновых алкалоидов с дополнительными степенями окисления в ароматическом кольце.
-
В морском грибе A. sulphureus обнаружено новое декалиновое производное декумбенон С, обладающее высокой цитотоксической активностью в отношении опухолевых клеток меланомы человека.
-
В экстракте морского гриба A. fumigatus идентифицированы новые алкалоиды
спиротрипростатин F и фумихиназолин К и 6Д16Д-диацетокси-25-гидрокси-3,7- диоксо-29-нордаммара-1,17(20)-диен-21,24-лактон.
Апробация работы. Материалы работы были представлены на XVIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» в секции Химия (подсекция «Химия живых систем») (Москва, 2011 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, посвященного некоторым классам вторичных метаболитов морских грибов рода Aspergillus, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 132 цитируемые работы. Работа изложена на 111 страницах, содержит 14 таблиц, 4 схемы и 17 рисунков.
Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю к.х.н. Афиятуллову Ш.Ш. Также автор благодарит к.б.н. Киричук Н.Н. за наращивание исследованных штаммов грибов и определение антибактериальной активности выделенных соединений, к.х.н. Денисенко В.А. - за получение и помощь в интерпретации ЯМР спектров, к.х.н. Дмитренка П.С. и Моисеенко О.П. - за получение масс-спектров, к.ф.-м.н. Глазунова В.П. и Ким Н.Ю. - за получение ИК, УФ и КД спектров, д.б.н. Калинина В.И. и д.х.н. Авилова С.А. - за полезные научные консультации, д.б.н. Анисимова Н.Н., к.б.н. Аминина Д.Л., к.х.н. Ермакову С.П., к.б.н. Юрченко Е.А., к.х.н. Вищук О.С., Чайкину Е.Л. и аспиранта Менчинскую Е.С. - за проведение испытаний биологической активности полученных нами веществ.
Некоторые используемые сокращения. ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография; ТСХ - тонкослойная хроматография; HR-MALDI-MS - масс-спектрометрия с лазерной десорбциец/ионизацией высокого разрешения; HR- EI-MS - масс-спектрометрия с ионизацией электронным ударом высокого разрешения; HR-ESI-MS - масс-спектрометрия высокого разрешения с электрораспылительной ионизацией; ЯМР - ядерный магнитный резонанс; с - синглет, д - дублет, дд - дублет дублетов, т - триплет, дт - дублет триплетов, м - мультиплет, ш
-
широкий; COSY - корреляционная спектроскопия; DEPT - неискаженное усиление переносом поляризации; HMBC - гетероядерная многополосная корреляция; HSQC - гетероядерная одноквантовая корреляция; NOE - ядерный эффект Оверхаузера; NOESY - спектроскопия ядерного эффекта Оверхаузера и обмена; КД - круговой дихроизм; УФ - спектроскопия в ультрафиолетовой (УФ) области электромагнитного спектра; ИК - спектроскопия в инфракрасных лучах.
Похожие диссертации на Строение и биологическая активность вторичных метаболитов факультативных морских грибов рода Aspergillus
-
