基于分子网络与量子计算辅助的Greenwayodendron suaveolens中新型倍半萜吲哚生物碱的靶向发现及其抗感染活性研究

本研究通过建立322种异喹啉生物碱的MS/MS数据库(IQAMDB)，结合特征分子网络和in silico注释技术，从非洲植物Greenwayodendron suaveolens中靶向分离出3个新型倍半萜吲哚生物碱(SIA)——greenwaylactam D/E和polyveodrine。通过NMR、TDDFT-ECD和X射线衍射解析绝对构型，发现polyveodrine对Mycobacterium marinum具有中度抗结核活性(100 μg/mL)，greenwaylactam D对寨卡病毒显示抗病毒活性(IC50 100 μM)，为抗感染药物研发提供新候选分子。

　　

在天然产物研究领域，番荔枝科植物因其丰富的异喹啉生物碱(IQA)和药用价值长期备受关注。非洲传统药用树种Greenwayodendron suaveolens的树皮被用作消炎剂和催产药，此前研究发现其含有多种倍半萜吲哚生物碱(SIA)和苄基异喹啉类成分，但系统性的化学研究仍存在空白。更关键的是，现有研究多采用传统分离方法，效率低下且难以发现微量新结构。随着质谱技术的进步，如何将高灵敏度分析与智能算法结合，实现复杂基质中活性成分的精准挖掘，成为当前天然药物化学的重要挑战。

法国巴黎萨克雷大学的研究团队创新性地建立了包含322种IQA的MS/MS数据库(IQAMDB)，并开发了整合GNPS分子网络与TIMAin silico注释的多维分析策略。通过对G. suaveolens树皮二氯甲烷-甲醇提取物的研究，团队首先通过LC-HRMS/MS在正离子模式下获得质谱数据，经MZmine 3.3.0预处理后，利用特征分子网络(FBMN)锁定包含m/z 370.2382、370.2379和424.2843的SIA分子家族。通过对比GNPS库匹配与TIMA的物种权重注释，排除了与植物化学特征不符的喹啉类假阳性结果，最终靶向分离出三个新化合物。

关键技术包括：(1)建立322种IQA的IQAMDB质谱库；(2)采用600/500 MHz NMR解析结构；(3)ML-J-DP4概率模型结合TDDFT-ECD计算确定绝对构型；(4)X射线衍射解析晶体结构；(5)微稀释法测定M. marinum等菌株的MIC值；(6)GFP标记寨卡病毒(ZIKV^GFP)评价抗病毒活性。植物样本来自加蓬Raponda Walker植物园。

2.1. 分子网络驱动的优先分离逻辑

通过LC-HRMS/MS分析发现三个m/z 370.23的同分异构体节点，其中两个被鉴定为greenwaylactam A的新型差向异构体。值得注意的是m/z 424.2843(C₂₇H₃₇NO₃)在天然产物词典中无匹配，提示全新结构。

2.2. 结构解析与构型确定

greenwaylactam D(1)通过ROESY相关确定H-3为α取向(3R)，ML-J-DP4验证其相对构型为(3R,5R,8R,9S,10S)。greenwaylactam E(2)的X射线衍射显示C-3羟基为β构型(3S)，但晶体学数据因无序问题未能确定绝对构型，最终通过TDDFT-ECD计算确认为(3S,5R,8R,9S,10S)。polyveodrine(3)的C-14甲基化学位移(δ_C 21.5)提示3位乙酰氧基为α轴向，其罕见的(9R,10R*)构型通过NOE相关和ML-J-DP4模型(概率98.7%)共同确认。

2.3. 生物活性评价

polyveodrine对M. marinum的MIC为100 μg/mL，优于对照药利福平(0.625 μg/mL)。greenwaylactam D在100 μM时抑制50%寨卡病毒感染，且对Vero E6细胞无毒性(CC₅₀>200 μM)，而greenwaylactam A无活性。

这项研究通过智能算法与实验验证的深度融合，不仅发现了具有Witkop Winterfeldt氧化特征的新型SIA二聚体，更首次报道了polyveodrine中(9R,10R)的反式稠环构型，打破了该类生物碱固有的构型规律。在应用层面，针对M. marinum(结核分枝杆菌替代模型)的活性为抗结核药物研发提供了新思路，而SIA骨架对寨卡病毒的抑制作用提示其可能成为抗病毒先导化合物。该方法学创新为天然药物研究提供了从智能筛选到精准分离的完整解决方案，显著提升了新活性分子的发现效率。