《Bioorganic Chemistry》：Microbial transformation of Soyasapogenol C and potential of its metabolites against HMGB1 and LPS-triggered inflammation
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Soyasapogenol C经枯草芽孢杆菌和链霉菌微生物转化后获得8个新代谢物，通过质谱、核磁共振和X射线确证结构，其中化合物3对LPS和HMGB1诱导的炎症模型抑制活性显著（IC50分别为3.92和14.97 μM），分子对接显示C-24/C-3羟基与HMGB1的N46、E43、A38形成氢键。研究拓展了大豆皂苷的结构多样性并发现潜在抗炎药物。
张丽邦|李国龙|瑞查·拉杰|于博阳|张健|吴浩|沈平平
中国徐州工业技术学院化学工程学院，徐州221140
摘要
大豆皂苷元C是一种属于橄榄烷型五环三萜类化合物，主要来源于大豆及其榨油后的残渣。本研究利用Bacillus megaterium CGMCC 1.1741和Streptomyces griseus ATCC 13273对大豆皂苷元C进行了微生物转化，获得了8种新的代谢产物。通过HR-ESI-MS、1D和2D NMR以及X射线分析确定了这些代谢产物的结构。结果表明，三萜骨架上发生了立体选择性和位点特异性的羟基化、羰基化、罕见的双键转移和甲基化反应。接下来，评估了这些化合物在脂多糖（LPS）和高迁移率族Box-1蛋白（HMGB1）刺激下对RAW 264.7细胞产生一氧化氮（NO）的能力。化合物3在LPS和HMGB1诱导的炎症模型中表现出显著的抑制作用，其IC50值分别为3.92±1.89 μM和14.97±1.33 μM。分子对接分析显示，3的C-24/C-3位羟基可能与HMGB1中的N46、E43和A38残基通过多个氢键相互作用。这些发现表明大豆皂苷元衍生物具有作为食品添加剂或预防和治疗慢性炎症疾病的候选药物的潜力。
引言
大豆（Glycine max L.）是四大油料作物之一，起源于中国，在国际农业领域具有重要意义[1]。地理流行病学研究表明，亚洲人群中大豆类食品的高消费与多种慢性疾病（如骨质疏松症、心血管疾病、乳腺癌和前列腺癌）的发病率降低有关[2]。2024年，中国的大豆产量为2065万吨，而作为大豆油提取副产品的大豆粕年产量接近7660万吨[3]。大豆粕含有大量活性成分，如大豆皂苷、异黄酮和寡糖，主要用于生产经济附加值较低的动物饲料[4,5]。大豆皂苷属于橄榄烷型五环三萜类化合物（PTs），在肠道中可分解为大豆皂苷元A、B、C等[6]。这些成分具有多种药理活性，如免疫调节、抗氧化、抗肿瘤和心血管保护作用[7,8]。鉴于全球对健康饮食需求的增加，寻找高效低毒的大豆皂苷元衍生物在营养保健品研究中的重要性日益凸显。
炎症是免疫系统对损伤和感染的生理反应，而失调的炎症可能成为多种疾病的主要致病因素[9,10]。炎症主要分为无菌性炎症和感染性炎症。无菌性炎症由内源性损伤相关分子模式（DAMPs）引发，例如受损或坏死细胞释放的HMGB1，常导致缺血-再灌注损伤、类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮[12]；感染性炎症则由外源性病原体相关分子模式（PAMPs）触发，例如革兰氏阴性细菌产生的脂多糖（LPS），与败血症、脓毒性休克和急性呼吸窘迫综合征（ARDS）有关[13]。然而，HMGB1和LPS均依赖TLR4/MD2受体激活NF-κB和MAPK通路[14]，诱导IL-6、TNF-α等细胞因子的释放，从而引发炎症级联反应和多器官功能障碍[15]。HMGB1由A-box、B-box和C末端酸性尾组成，其中B-box在促炎作用中起关键作用[16]。因此，基于LPS/HMGB1-TLR4/MD2信号识别天然活性成分将为治疗各种炎症疾病提供新的策略[17]。
微生物转化是一种可行的天然三萜类化合物衍生方法，具有高特异性和选择性、温和的反应条件以及环境友好性等优点[18,19]。本研究从大豆粕副产品中提取大豆皂苷，并进一步水解得到大豆皂苷混合物，从中分离出大豆皂苷元C作为转化微生物的筛选底物。随后进行了制备规模的生物转化，纯化并鉴定了代谢产物，并评估了这些衍生物对HMGB1或LPS诱导的炎症反应的生物活性。最终，筛选出能够特异性抑制HMGB1诱导炎症的化合物，并对其与HMGB1蛋白的相互作用进行了研究。我们的研究不仅显著扩展了大豆皂苷元的结构多样性，还获得了具有潜在治疗应用前景的先导化合物。
实验方法
通用实验程序
高分辨率电喷雾离子化质谱（HR-ESI-MS）使用Agilent 1260–6530 QTOF谱仪进行测定。一维和二维核磁共振光谱（1D和2D NMR）在Bruker DRX-600谱仪上使用氯仿-d和吡啶-d5作为溶剂进行测量，TMS作为内标，化学位移以百万分之一（δ）表示，耦合常数（J）以赫兹为单位。晶体数据采用Bruker APEX-II CCD和CuKα射线获得。化学品与材料
大豆
Bacillus megaterium CGMCC 1.1741对大豆皂苷元C的生物转化
根据TLC分析的筛选结果，选择了B. megaterium CGMCC 1.1741和S. griseus ATCC 1.3273进行微生物转化研究。首先，向B. megaterium CGMCC 1.1741提供400 mg的大豆皂苷元C进行制备规模生物转化。经过4天的培养后，通过硅胶柱层析和制备液相层析分离并纯化了转化产物，共获得7种新的代谢产物
结论
本研究通过回流提取和酸水解大豆粕获得大豆皂苷元C（1），并对其进行结构鉴定。所得的大豆皂苷元C被用作筛选转化微生物的底物。研究发现B. megaterium CGMCC 1.1741和S. griseus ATCC 13273两种菌株具有较高的转化效率，因此被选为进一步微生物转化的候选菌株。最终获得了8种新的衍生物
CRediT作者贡献声明
张丽邦：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 初稿、监督、软件使用、项目管理、数据分析、概念构思。李国龙：验证、软件使用、资源获取、实验研究。瑞查·拉杰：数据可视化、验证、监督。于博阳：验证、资源获取、项目管理、数据分析、概念构思。张健：撰写 – 初稿、数据可视化、验证、方法设计、实验研究、概念构思。吴浩：概念构思利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了徐州工业技术学院高级人才研究基金（XGY2025ZXWT05）和徐州“科学技术计划”（KC25110）的支持，该项目由沈平平负责。同时，本研究还得到了江苏省自然科学基金（BK20241598）的资助。此外，该研究还得到了生物资源高效综合利用工程实验室（XZGCSYS008）的资助。
