基于苦参根际链霉菌YINM00037的新型蒽醌类化合物发现及其细胞毒性机制研究

《Fitoterapia》：Characterization and cytotoxicity evaluation of undescribed anthraquinones from rhizospheric Streptomyces sp. YINM00037 associated with Sophora flavescens

本研究针对药用植物根际微生物活性产物挖掘不足的问题，开展了苦参根际链霉菌YINM00037的化学成分研究。研究人员分离得到两个结构新颖的蒽醌衍生物ptomyquinones A (1)和B (2)，其中化合物1通过α-l-葡糖吡喃糖基化修饰，展现出对A549、SMMC-7721和MDA-MB-231细胞系的显著细胞毒性，其活性与顺铂相当。分子对接模拟揭示其通过GLUT1葡萄糖转运蛋白的"特洛伊木马"机制增强细胞摄取。该研究为开发新型抗癌先导化合物提供了重要依据。

　　

在天然药物研发领域，药用植物及其共生微生物始终是发现活性先导化合物的重要宝库。特别是生长在植物根际土壤中的放线菌，因其能够产生结构多样、生物活性显著的次级代谢产物而备受关注。然而，目前对特定药用植物根际来源的放线菌资源挖掘仍不充分，尤其是与中药苦参（Sophora flavescens）相关的微生物代谢产物研究相对有限。同时，具有L-构型糖基的微生物天然产物极为罕见，其生物学活性和作用机制也有待深入探索。为了解决这些问题，研究人员以苦参根际土壤中分离的一株链霉菌（Streptomyces sp.）YINM00037为研究对象，系统开展了其代谢产物的分离鉴定和生物活性评价，相关成果发表在《Fitoterapia》上。

为开展此项研究，作者主要运用了以下几项关键技术：从苦参根际土壤中分离纯化actinobacterial strain（放线菌菌株）YINM00037；通过大规模发酵培养获得代谢产物；采用多种色谱技术（如硅胶柱色谱、高效液相色谱等）进行化合物分离纯化；运用一维/二维核磁共振（1D/2D NMR）和高分辨电喷雾质谱（HRESIMS）进行结构解析；通过MTT法评价化合物对多种肿瘤细胞株（包括A549、SMMC-7721、MDA-MB-231）的细胞毒性；使用分子对接模拟技术研究化合物与葡萄糖转运蛋白GLUT1的相互作用模式。

化合物分离与结构鉴定

研究人员对Streptomyces sp. YINM00037的发酵产物进行系统化学研究，成功分离得到两个新的蒽醌衍生物，命名为ptomyquinones A (1)和B (2)，以及两个已知类似物(3和4)。通过综合光谱分析，确定了它们的平面结构和相对构型。特别值得注意的是，ptomyquinone A (1)在C-11位连接有一个不常见的α-l-葡糖吡喃糖基（α-l-glucopyranosyl）片段，这一结构特征在微生物代谢产物中十分罕见，因为L-构型的糖类在自然界中本就稀少。

细胞毒性评价

对分离得到的化合物进行体外抗肿瘤活性筛选发现，ptomyquinone A (1)对A549（人肺癌细胞）、SMMC-7721（人肝癌细胞）和MDA-MB-231（人乳腺癌细胞）均表现出显著的细胞毒性，其活性强度与临床常用化疗药物顺铂（cisplatin）相当。然而，其苷元形式ptomyquinone B (2)的细胞毒性则明显降低，提示糖基化修饰对增强化合物生物活性具有重要作用。

作用机制探讨

为了解释糖基化为何能显著增强化合物1的细胞毒性，研究人员进行了分子对接模拟研究。结果表明，ptomyquinone A (1)中的葡萄糖基能够与细胞膜上的葡萄糖转运蛋白GLUT1特异性结合，从而通过一种"特洛伊木马"（"Trojan horse"）机制促进整个化合物分子进入细胞内部。这种利用细胞固有营养转运系统增强药物摄取的策略，为理解糖基化天然产物的高效活性提供了分子层面的解释。

本研究成功从苦参根际链霉菌YINM00037中发现了两个新型蒽醌类化合物ptomyquinones A和B，其中化合物1因其独特的L-构型糖基化修饰而展现出显著的细胞毒性活性。研究不仅丰富了微生物来源蒽醌类化合物的结构多样性，更重要的是揭示了糖基化通过GLUT1介导的"特洛伊木马"机制增强细胞摄取的分子作用方式。这些发现凸显了药用植物根际放线菌作为新结构活性天然产物来源的巨大潜力，为后续开发新型抗肿瘤先导化合物奠定了坚实基础，同时也为天然产物结构修饰与活性优化提供了新的思路。