Graminotides A-D：这些抗菌性的环状八酮类化合物来自沙漠中的链霉菌（Streptomyces）

《Pharmaceutical Science Advances》：Graminotides A-D, antibacterial cyclic octaketides from the desert-derived Streptomyces

四个未报道的环状八酮体（agraminotides A–D）及已知化合物GTRI-02从荒漠土壤来源的放线菌Streptomyces graminisoli SD11中分离，通过综合波谱分析和计算ECD确定其结构，其中A和B对金黄色葡萄球菌有抗菌活性（MIC分别为64和32 μg/mL），C对大肠杆菌有活性（MIC 64 μg/mL），D和GTRI-02无细胞增殖抑制作用。

　　本研究从一种来源于戈壁沙漠土壤的放线菌 *Streptomyces graminisoli* SD11 中分离出四种新的环状八酮类化合物，命名为 graminotides A-D（1–4），以及一种已知化合物 GTRI-02（5）。这些化合物的平面结构通过综合的光谱分析方法得以阐明，包括一维和二维核磁共振（NMR）技术，以及高分辨率电喷雾电离质谱（HR-ESI-MS）测定。为了确定绝对构型，研究人员结合了核磁共振中的NOE（核磁共振去耦合效应）实验与耦合常数分析，并将实验测得的圆二色谱（ECD）数据与计算所得的ECD数据进行对比。通过这些手段，成功确认了1–4的立体化学结构。

放线菌作为微生物次级代谢产物的重要来源，长期以来为药物研发提供了丰富的化合物资源。然而，传统微生物来源的频繁重复发现已显著阻碍了基于天然产物的药物开发进程。因此，探索尚未被充分研究的极端生态环境，如深海、沙漠、极地、洞穴和火山等地，成为发现结构新颖的天然产物的关键途径。沙漠环境以其极端的干旱、高温、强烈的紫外线辐射和有限的营养供应而著称，但同时也是地球上最大的微生物资源之一。特别是从干旱沙漠土壤中分离出的放线菌，已被证实能产生多种具有不同药理特性的生物活性天然产物。因此，对适应沙漠环境的微生物进行研究，以发现新的生物活性化合物，具有重要的科学价值和药物开发潜力。

本研究中的放线菌菌株 SD11 是从新疆准噶尔沙漠的干旱土壤中分离得到的。通过基于 16S rRNA 基因序列的系统发育分析，发现该菌株与 *Streptomyces graminisoli* JR-19T 的序列相似度高达 99.36%，从而确定其分类地位。本研究详细描述了从菌株 SD11 中进行发酵、提取和分离四种新的吡喃并萘醌类聚酮化合物（1–4）以及已知化合物 GTRI-02（5）的过程。这些化合物的结构特征与已知的 nanaomycin A 和 fogacin 类似，但又具有一定的结构差异。

在结构解析过程中，研究团队通过多种光谱技术对化合物进行了深入分析。例如，对于化合物 1，HRESIMS 数据表明其分子式为 C16H18O7Na+，而 NMR 数据则提供了关于其化学结构的详细信息。1H NMR 和 13C NMR 数据显示，化合物 1 含有多个氢和碳信号，这些信号进一步确认了其结构中包含一个吡喃环（环 A）、一个五取代苯环（环 B）以及一个半椅构型的环 C。此外，通过 NOESY 实验，研究人员发现 H-1 和 H-3 之间存在 cis 配置，这有助于进一步明确化合物的立体化学结构。然而，由于某些计算所得的 CD ?光谱与实验结果几乎一致，无法明确区分某些立体化学配置。

对于化合物 2，其分子式与化合物 1 相同，均为 C16H18O7。通过比较 1H 和 13C NMR 数据，研究人员发现化合物 2 与化合物 1 具有相同的平面结构，但在 C-8 和 C-9 位置的氢和碳信号存在差异，表明这两处存在立体化学上的不同。NOESY 实验进一步支持了 C-8 和 C-9 之间为 trans 配置，这与化合物 1 的 cis 配置形成对比。最终，通过比较实验和计算所得的 ECD 曲线，确定化合物 2 的绝对构型为 1S, 3S, 8S, 9S。

化合物 3 的分子式为 C16H16O6，HRESIMS 数据表明其具有一个准分子离子峰 [M + H]+，其质量为 305.1022。通过 NMR 分析，研究人员发现化合物 3 的结构与化合物 1 类似，但其在 C-7 和 C-8 位置具有环氧基团，并且在 C-9 位置存在一个甲基基团。这些结构差异通过 1H-1H COSY 和 HMBC 谱图得到验证。此外，NOE 实验显示，H-1 和 H-3 之间存在 cis 配置，这进一步支持了化合物 3 的立体化学特征。最终，通过比较实验和计算所得的 ECD 曲线，确定化合物 3 的绝对构型为 1S, 3S, 7S, 8S。

化合物 4 的分子式为 C16H18O6，HRESIMS 数据表明其具有一个准分子离子峰 [M + Na]+，其质量为 329.0996。通过 NMR 分析，研究人员发现其结构与化合物 1 类似，但在环 C 中存在 9-氧取代，而非 6-氧取代。此外，化合物 4 在环 A 中的 H-1 和 H-3 之间也存在 cis 配置，这一特征与 fogacin 相似，但又不完全相同。通过比较实验和计算所得的 ECD 曲线，最终确定化合物 4 的绝对构型为 1R, 3R, 6R。

在生物活性评估方面，研究团队通过纸片扩散法测试了化合物 1–4 的抗菌活性。结果显示，化合物 1 和 2 对金黄色葡萄球菌（*Staphylococcus aureus*）ATCC25923 具有中等的抗菌活性，其最低抑菌浓度（MIC）分别为 64 和 32 μg/mL。而化合物 3 对普通变形杆菌（*Proteus vulgaris*）CPCC160013 显示出一定的抗菌活性，其 MIC 为 64 μg/mL。相比之下，化合物 4 对所有测试的病原菌均无明显抗菌活性。同时，研究团队还通过微孔板法测定这些化合物的 MIC 值，进一步验证其抗菌能力。值得注意的是，作为阳性对照的链霉素（kanamycin）在相同测试条件下显示出更强的抗菌效果，其 MIC 值分别为 4 μg/mL 和 2 μg/mL。结构-活性关系分析表明，化合物中 C-8 和 C-9 位置的羟基对抗菌活性具有重要影响，而 7,8-环氧基团也可能对抗菌能力产生积极效应。

在抗增殖活性方面，研究团队通过 CCK-8 实验评估了化合物 1–4 对 MDA-MB-231 和 HepG2 肿瘤细胞系的影响。结果显示，在 30 μM 浓度下，这些化合物均未表现出显著的抗增殖效果。相比之下，阳性对照药物 VP-16 在相同浓度下对这两种细胞系的存活率分别降低了约 50% 和 60%。这表明，尽管这些化合物在抗菌方面具有一定的潜力，但它们在抗肿瘤方面可能不具备显著的生物活性。

本研究还指出了当前研究的一些局限性。目前，仅从菌株 SD11 中分离出五种化合物，未来研究将采用 OSMAC（One Strain Many Compounds）策略和基因组挖掘技术，进一步探索该菌株可能产生的其他化合物。此外，研究团队还指出，这些化合物的氧化和环氧化修饰值得深入研究，因为这些化学变化可能影响其生物合成途径和生物活性。通过解析这些化合物的生物合成路径，可以进一步提高目标活性化合物的产量，并深入探讨其抗菌机制。

芳香族聚酮类化合物是一类含有至少一个芳香环的多环化合物，主要通过 II 型聚酮合酶（PKS）途径合成。这类化合物通常表现出多种生物和药理活性，包括抗菌、抗肿瘤和酶抑制作用。本研究中分离出的化合物 1–4 与已知的 nanaomycin A 和 fogacin 具有相似的结构，但又通过复杂的氧化反应形成了不同的结构特征。这表明，尽管这些化合物的骨架结构相似，但其化学修饰可能显著影响其生物活性。因此，进一步研究这些化合物的生物合成路径和生物活性机制，将有助于更好地理解其药理特性，并为未来的药物开发提供理论依据。

研究团队在本文中还详细列出了各作者的贡献，包括资源获取、实验设计与执行、数据分析、撰写与编辑等。此外，研究还提到数据的可获取性，指出相关数据已包含在本文的补充表格中。同时，研究团队声明没有利益冲突，并表明本研究中未使用生成式人工智能进行科学写作。本研究的资助来源包括国家自然科学基金，进一步表明其科研工作的严谨性和重要性。

综上所述，本研究不仅揭示了从沙漠土壤放线菌中分离出的新化合物，还通过多种实验手段对其结构和生物活性进行了深入分析。这些化合物在抗菌方面展现出一定的潜力，但在抗肿瘤方面未表现出显著效果。研究结果为未来探索沙漠微生物资源提供了新的方向，并为开发具有抗菌活性的天然产物奠定了基础。同时，研究团队也指出了未来研究的方向，包括进一步挖掘该菌株的化学多样性、研究其生物合成路径以及深入探讨其抗菌机制。这些发现不仅丰富了天然产物化学的研究内容，也为新药开发提供了重要的参考依据。