探究Calotropis procera内生真菌Aspergillus niger的新型生物活性化合物：分子对接与抗癌抗菌机制解析

为解决抗生素耐药性加剧和癌症治疗需求迫切的全球性挑战，研究人员从药用植物Calotropis procera中分离出5种内生真菌（以Aspergillus niger为主），通过GC/MS和分子对接技术鉴定出2,2,4,4-四甲基戊烷（2,2,4,4-Tetramethylpentane）为关键抗菌抗癌成分，其抑制革兰氏阳性菌（如Staphylococcus aureus）和癌细胞（MCF-7 IC50=8.5 μg/mL）效果显著，为新型药物开发提供重要线索。

　　

论文解读

背景与挑战
在全球范围内，抗生素耐药性（Antimicrobial Resistance, AMR）和癌症发病率攀升构成双重公共卫生危机。ESKAPE病原体（如Staphylococcus aureus）和常见癌症（如乳腺癌、结肠癌）对现有疗法产生显著抵抗，而传统化疗药物伴随严重细胞毒性。自然界的微生物“化学工厂”——内生真菌（Endophytic fungi），因其与宿主植物共生过程中产生的独特次级代谢产物（Secondary metabolites），成为解决这两大难题的突破口。药用植物Calotropis procera在干旱地区广泛分布，其传统医学应用暗示其内生真菌可能蕴含高价值生物活性物质。

研究团队与目标
来自开罗大学的研究团队通过多学科方法，系统评估了Calotropis procera内生真菌的抗菌和抗癌潜力，并锁定关键活性成分及其作用机制。研究成果发表于《Microbial Cell Factories》，为开发新型双功能（抗菌/抗癌）药物奠定基础。

关键技术方法

1. 内生真菌分离与鉴定：从埃及吉萨和开罗采集的植物组织中分离真菌，通过形态学（Morphological characteristics）和ITS测序（18S rDNA序列分析）鉴定物种。
2. 活性筛选：采用琼脂扩散法（Disc diffusion method）评估提取物对7种病原体（包括ESKAPE相关菌株）的抑制效果，SRB法（Sulforhodamine B assay）测定对MCF-7和HCT-16癌细胞的IC₅₀值。
3. 成分解析：结合GC/MS（Gas chromatography-mass spectrometry）和¹H NMR（核磁共振氢谱）鉴定活性化合物结构。
4. 机制探索：通过分子对接（Molecular docking）预测2,2,4,4-四甲基戊烷与细菌靶蛋白（如Bacillus cereus的Phenylalanine-tRNA ligase alpha subunit, UniProt ID: Q633N4）的结合模式。

研究结果

1. 内生真菌多样性及优势菌株
从70个植物片段中分离出5种真菌，包括Aspergillus versicolor（出现频率50%）和Aspergillus niger（25%）。后者在抗菌（抑制C. albicans达26 mm）和抗癌（MCF-7 IC₅₀=8.5 μg/mL）筛选中表现最优，被选为后续研究焦点。

2. 活性成分鉴定
GC/MS分析显示A. niger提取物含聚乙烯聚合物、2,2,4,4-四甲基戊烷等成分。TLC（薄层色谱）分离后，R_f=3 cm的组分对S. aureus抑制最强（23 mm），¹H NMR确认其结构为高度支链烷烃2,2,4,4-四甲基戊烷（C₉H₂₀）。

3. 分子对接揭示作用机制
该化合物与多种病原体关键蛋白结合：

• 抗菌方面：以ΔG=-4.7 kcal/mol结合Staphylococcus aureus的锌金属蛋白酶Aureolysin（P81177），通过Pi-烷基键阻断其免疫逃逸功能；
• 抗癌方面：干扰Saccharomyces cerevisiae的TORC2激酶（P32600），可能影响癌细胞膜稳态。

结论与意义
本研究首次报道了Calotropis procera内生真菌A. niger产生的2,2,4,4-四甲基戊烷具有广谱抗菌和选择性抗癌活性。其多重作用机制（如抑制tRNA合成酶和DNA促旋酶）为设计多靶点药物提供模板。尽管需进一步纯化验证，该发现凸显了内生真菌在应对抗生素耐药性和癌症治疗中的巨大潜力，为天然药物开发开辟新路径。

（注：全文数据均源自原文实验，未添加外部引用）