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为解决传统分离方法中已知化合物的重复 “发现” 问题，研究人员开展了以海洋源真菌青霉属 N4-3 为对象，利用分子网络技术探究其吲哚二萜类化合物化学多样性的研究。结果分离得到新化合物及已知类似物，并发现化合物 1 有抗菌和细胞毒性活性，对海洋天然产物研究意义重大。
在广袤的海洋世界里，海洋天然产物宛如一座神秘的宝藏库，吸引着无数科研人员去探索。近年来，从海洋天然产物中寻找新型药物分子的研究掀起热潮，海洋源真菌产生的次级代谢产物因其独特的结构多样性和强大的生物活性备受关注。然而，传统的分离方法却面临着一个棘手的问题 —— 已知化合物的重复 “发现”，这使得新的生物活性代谢物的发现变得困难重重，就像在茂密的丛林中寻找珍稀植物，却总是遇到已经认识的品种，极大地阻碍了海洋天然产物研究的进程。
为了突破这一困境，扬州大学海洋科学与技术研究所等机构的研究人员开展了一项重要研究。他们将目光聚焦于一株从海南东寨港红树林自然保护区采集的青霉属真菌 Penicillium sp. N4-3，试图借助基于 MS/MS 的分子网络技术（MS/MS-based molecular networking），深入挖掘其产生的吲哚二萜类化合物（indole diterpenoids）的化学多样性。
研究人员首先对 Penicillium sp. N4-3 进行发酵培养，然后对其发酵产物进行一系列的提取和分离操作。他们利用硅胶柱色谱、Sephadex LH-20 柱色谱等技术对提取物进行初步处理，去除杂质，再通过 HPLC-MS/MS 分析以及基于全球天然产物社交分子网络平台（GNPS）构建分子网络，精准定位目标化合物。经过层层筛选和分离，最终从该真菌中成功得到了两个新的吲哚二萜类化合物 shearinines R 和 S（1, 2）、一个氧化产物 shearinine T（3）以及两个已知的类似物（4, 5）。此外，通过分子网络预测和手动分析 MS/MS 碎片簇，还鉴定出了另外五个吲哚二萜类化合物（6?10），其中包括三个新化合物 shearinines U?W（6, 9, 10）。
对这些化合物的结构解析发现，shearinines T（3）和 W（10）具有独特的 C-2–C-18 双键氧化断裂特征。同时，研究人员还对这些化合物的 MS/MS 特征碎片离子进行了详细分析，发现主要存在两类与吲哚部分以及 C-9 侧链或环 I 断裂相关的特征碎片离子，这些碎片离子为化合物的结构鉴定提供了关键线索。
在生物活性研究方面，研究人员对部分化合物进行了抗菌和细胞毒性测试。结果显示，化合物 1 对多种致病细菌表现出抗菌活性，其 IC50值在 6.34 至 47.96 μg/mL 之间，并且对人肝癌细胞系 HepG2 和人胃癌细胞系 SGC-7901 的生长也有抑制作用，IC50值分别为 6.27 和 19.16 μg/mL。而化合物 5 则对测试细菌无活性，这表明环 I 的断裂可能在抗菌活性中起着关键作用。
这项研究成果发表在《Marine Life Science 》上，具有重要的意义。它不仅展示了分子网络技术在快速识别已知化合物和发现新的天然产物方面的强大优势，为海洋天然产物的研究提供了新的思路和方法；而且新发现的吲哚二萜类化合物及其生物活性，为后续开发新型抗菌和抗癌药物奠定了基础，有望为人类健康带来新的福祉。
在研究过程中，研究人员用到的主要关键技术方法包括：利用 HPLC-MS/MS 对真菌提取物进行分析，获取化合物的质谱数据；借助 GNPS 平台构建分子网络，进行化合物的聚类和可视化分析，从而指导目标化合物的分离；运用多种柱色谱技术（如硅胶柱色谱、Sephadex LH-20 柱色谱等）对化合物进行分离纯化；通过 NMR、HRESIMS 等波谱技术对化合物的结构进行鉴定；采用标准的抗菌和细胞毒性测试方法评估化合物的生物活性。
研究结果主要分为以下几个部分：
- 化合物的分离与鉴定：通过分子网络指导的靶向分离，从 Penicillium sp. N4-3 中得到多个吲哚二萜类化合物，包括新化合物和已知类似物，并对其结构进行了详细解析。
- MS/MS 特征碎片离子分析：确定了吲哚二萜类化合物 MS/MS 谱中的两类主要特征碎片离子，为结构鉴定提供了依据。
- 生物活性研究：发现化合物 1 具有显著的抗菌和细胞毒性活性，而化合物 5 无抗菌活性，初步揭示了结构与活性之间的关系。
研究结论和讨论部分表明，分子网络技术能够高效地应用于海洋源真菌的研究，快速识别已知化合物并探索同结构类别的相关次级代谢产物。新发现的吲哚二萜类化合物不仅丰富了海洋天然产物的种类，其生物活性也展现出潜在的应用价值。然而，由于吲哚二萜类化合物化学结构和断裂方式的复杂性，分子网络中还有部分未知节点的结构尚未成功解析，后续需要通过代谢调控策略提高这些化合物的产量，进一步深入研究。总体而言，这项研究为海洋天然产物领域的发展做出了重要贡献，为未来的研究指明了方向，推动着海洋天然产物在药物研发等领域的应用进程。
