Строение и некоторые свойства вторичных метаболитов из дальневосточной популяции бурой водоросли Dictyota dichotoma Колесникова Софья Александровна

Содержание к диссертации

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
2.1. Разнообразие вторичных метаболитов бурых водорослей рода Dictyota
2.2. Дитерпеноиды
2.2.1 «Пренилированные сесквитерпеноиды»
2.2.2. Долабелланы и биогенетически родственные им дитерпеноиды
2.2.3. Ксениканы и биогенетически родственные им серии дитерпеноидов
2.2.4. Другие дитерпеноиды
2.3. Некоторые заключения
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Изучение вторичных метаболитов из D. dichotoma 2004 года сбора
3.1.1. Идентификация известных вторичных метаболитов из водоросли D. dichotoma 2004 года сбора
3.1.2. Установление строения новых дитерпеноидов из водоросли D. dichotoma 2004 года сбора
3.2. Выделение и структурное изучение природных соединений из D. dichotoma 2006 года сбора
3.2.1. Идентификация известных природных соединений из D. dichotoma 2006 года сбора
3.2.2. Установление структур и стереохимии новых соединений из D. dichotoma 2006 года сбора
3.3. Биологическая активность некоторых вторичных метаболитов бурой водоросли D. dichotoma
3.4. Сравнительный анализ содержания некоторых вторичных метаболитов в водорослях D. dichotoma
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
4.1. Приборы и материалы
4.2. Биологический материал
4.3. Экстракция и выделение соединений из D. dichotoma 2004 года сбора
4.4. Экстракция и выделение соединений из D. dichotoma 2006 года сбора
4.5. Ацетилирование фукостерина
4.6. Окисление диктиола J
4.7. Определение спермиотоксичности водорослевых экстрактов
4.8. Определение цитотоксической активности
5. ВЫВОДЫ
6. СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
7. ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение к работе

Актуальность проблемы. Бурые водоросли (отдел Phaeophyta) широко распространены в Мировом океане, многие из них доступны и представляют интерес как источники полисахаридов и низкомолекулярных вторичных метаболитов. Последние могут быть использованы для исследования их биологической роли и свойств, включая физиологическую активность, и с целью создания новых лекарственных препаратов. Структурное изучение этих соединений расширяет знания о биохимическом разнообразии в морских низших растениях. С другой стороны, некоторые виды бурых водорослей известны тем, что они содержат большое количество разнообразных вторичных метаболитов и, собранные в различных зонах Мирового океана, могут различаться по химическому составу этих веществ. Особенно это касается широко распространенных сложных в таксономическом отношении родов и видов, возможно, представляющих собой на самом деле серию трудно отличимых друг от друга таксономических единиц.

Бурые водоросли, принадлежащие к семейству Dictyotacea, являются хорошо известными источниками низкомолекулярных соединений, в том числе физиологически активных. До сих пор исследования этих водорослей нередко приводят к выделению новых природных веществ.

Одним из двух видов этого семейства, обитающих в российских дальневосточных водах, является Dictyota dichotoma. Несмотря на то, что род Dictyota - один из наиболее изученных в отношении содержания вторичных метаболитов, до последнего времени отсутствовали какие-либо данные о природных соединениях, выделенных из российских популяций водорослей этого рода, в том числе из D. dichotoma. Поэтому изучение химического состава водорослей Dictyota spp., произрастающих на Дальнем Востоке России, является актуальным.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось выделение и установление строения вторичных метаболитов из дальневосточной бурой водоросли Dictyota dichotoma (класс Cyclosporophyceae, порядок Dictyotales, семейство Dictyotaceae).

К задачам исследования относились: 1) выделение индивидуальных природных соединений из различных сборов водоросли D. dichotoma; 2) структурная идентификация известных ранее вторичных метаболитов, найденных в изучаемых водорослях; 3) поиск и установление строения новых метаболитов; 4) сравнение состава вторичных метаболитов в образцах D. dichotoma, собранных в одном и том же месте, но в разные годы; 5) изучение цитотоксической активности выделенных соединений.

Для достижения цели и решения задач работы были выполнены следующие исследования: 1) из водоросли D. dichotoma 2004 и 2006 годов сбора с помощью хроматографических методов выделены серии индивидуальных природных соединений; 2) проанализированы ЯМР и масс-спектральные данные и определены физические константы выделенных веществ; 3) идентифицированы известные ранее вторичные метаболиты, в том числе и те, которые впервые были обнаружены в экстрактах водорослей этого вида; 4) установлены структуры новых выделенных соединений, включая абсолютную стереохимию для некоторых из них; 5) изучены цитотоксические свойства серии выделенных из D. dichotoma веществ в отношении нескольких клеточных линий.

Научная новизна и практическая ценность работы. Из двух сборов бурой водоросли D. dichotoma были выделены 20 низкомолекулярных вторичных метаболитов. Спектральными методами и химическими трансформациями определено строение 4 новых соединений, а именно: 2 дитерпеновых углеводородов и 2 гидропероксидитерпеноидов, и структурно идентифицировано 16 ранее известных веществ. Показано, что химический состав дальневосточной водоросли D. dichotoma мало зависит от времени сбора. Практическое значение данного исследования состоит в развитии методов выделения и установления строения новых природных низкомолекулярных вторичных метаболитов из водорослей. Установлена умеренная цитотоксическая активность ряда выделенных веществ, что открывает путь к их химическим модификациям с целью получения из них более активных производных.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, посвященного вторичным метаболитам бурых водорослей рода Dictyota, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 137 цитируемых работ, и 12 приложений. Работа изложена на 126 страницах, содержит 7 таблиц, 9 схем и 8 рисунков.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю академику Стонику В.А. Автор благодарит также чл.-корр. РАН Васьковского В.Е., привлекшего наш интерес к изучению водорослей и оказавшего помощь в сборе биологического материала, д.х.н. Калиновского А.И. - за получение и в ряде случаев интерпретацию ЯМР спектральных данных, к.х.н. Дмитренка П.С. и Моисеенко О.П. - за получение масс-спектров, к.б.н. Сергееву О.С. - за определение видовой принадлежности исследованных водорослей, к.б.н. Сибирцева Ю.Т., к.б.н. Мензорову Н.И., к.х.н. Федорова Н. и студента ДВГУ Дышлового А. - за проведение испытаний биологической активности полученных нами веществ.

Публикация результатов исследования. Основные результаты данной работы опубликованы в научных журналах «Phytochemistry» и «Химия природных соединений». Материалы работы были представлены на X Международной школе-конференции по актуальным проблемам химии и биологии, 2006, МЭС ТИБОХ ДВО РАН; на IV Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ», Сыктывкар, 2006; на V Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ», Уфа, 2008; на 1-вом Дальневосточном международном симпозиуме по наукам о жизни, Владивосток, 2008. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах.

Используемые сокращения: Хроматография: ВЭЖХ - высоко эффективная жидкостная хроматография; ТСХ - тонкослойная хроматография на пластинках с закрепленным слоем; ГЖХ - газо-жидкостная хроматография; Ф - фракция; ПФ - подфракция; ППФ - подподфракция.

Масс-спектрометрия: HR EI-MS - High Resolution Electron Ionization Mass-Spectrometry - масс-спектрометрия с ионизацией электронным ударом высокого разрешения; EI-MS - Electron Ionization Mass-Spectrometry - масс-спектрометрия с ионизацией электронным ударом; LSI-MS - Liquid Secondary Ionization Mass-Spectrometry - масс-спекрометрия с жидкостной вторично-ионной ионизацией; HR ESI-MS - High Resolution Electrospray Ionization Mass-Spectrometry - масс-спетрометрия высокого разрешения с электро-распылительной ионизацией.

Другие сокращения: КД - круговой дихроизм УФ - спектроскопия в УФ области электромагнитного спектра ИК - спектроскопия в инфракрасных лучах