来自条纹杯菌的新杯状二萜类化合物，对秀丽隐杆线虫具有抗Aβ毒性

《Journal of Molecular Structure》：New cyathane-type diterpenes from Cyathus striatus with anti-Aβ Toxicity in Caenorhabditis elegans

　　

Zixiao Wang|Dengxing Ma|Huanqin Dai|Yuting Zhang|Junjie Han|Hongwei Liu|Baosong Chen

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  通过MS/MS分子网络技术，从Cyathus striatus中分离出了9种新的cyastriatins A–I。
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  其中1号化合物的结构和绝对构型是通过HRESIMS、2D NMR、DFT计算以及X射线晶体学方法确定的。
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  化合物6a/6b与7a/7b为半缩醛互变异构体；而2/3、4/5、6/7则为差向异构体。
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  Cyastriatins A、B、C和E能够减少Aβ的沉积，并恢复C. elegans的运动能力。
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  Cyastriatin A能使寿命延长35%，增强抗氧化能力，且没有表现出生殖毒性。

引言

阿尔茨海默病是一种常见的与年龄相关的神经退行性疾病，全球约有60-70%的痴呆症患者都患有此病[1]。该病的发病机制与细胞外淀粉样蛋白β（Aβ）的沉积以及细胞内的神经纤维缠结有关，这些因素会导致大脑结构和功能的逐渐受损。在临床表现为认知功能持续且不可逆地下降，同时还会出现情绪调节紊乱和人格显著变化[2]，给患者及其照顾者带来了巨大负担。目前用于治疗阿尔茨海默病的药物（如多奈哌齐、加兰他敏、利凡斯明）效果有限，难以有效缓解与该病相关的损伤[3,4]。

具有良好抗氧化、抗神经炎症作用以及类似神经营养因子活性的天然产物，被视为开发抗阿尔茨海默病药物的重要候选分子[5,6]。例如，石杉碱甲、加兰他敏以及海洋褐藻中的寡糖在临床研究中已显示出对阿尔茨海默病的有益作用，能够改善患者的学习和记忆能力[[7], [8], [9], [10]]。杯状二萜是一类独特的二萜化合物，它们拥有一个由五个、六个、七个原子组成的三环结构，且结构中包含四个连续的手性中心。这类化合物已在Cyathus属的大型真菌（如C. striatus、C. earlei、C. africanus、C. helenae、C. gansuensis和）[[11], [12], [13], [14], [15]]、Hericium属的真菌（如和）[4,[16], [17], [18]）以及< />属的真菌（如和）[19]中被发现。早期研究已经表明，杯状二萜具有很好的神经保护作用、抗神经炎症效果，还能促进神经营养因子的分泌，进而推动神经元突起的形成与生长[[20], [21], [22], [23]]。这些优异的生物特性使得它们有望被用于开发治疗神经退行性疾病的药物。

代谢组学方法结合分子网络技术，在探索真菌中的新次生代谢产物方面展现了极高的效率。借助代谢组学和分子网络分析，人们从内生真菌中分离出一种新的环四肽（templicolamide A）和一种哌嗪衍生物（helvamide E）[24]；在培养的真菌中发现了18种新的三萜类代谢物（ganoleucocontins A-R）[25]；而从Penicillium cellarum中则分离出了7种新的verrucosidins类化合物（penicicellarusins A-G）[26]。在本研究中，研究人员对C. striatus经大米发酵后得到的提取物进行了基于MS/MS代谢组学技术的化学分析。在分子网络分析结果的指导下，成功纯化了9种新的二萜化合物（1-5, 6a/6b, 7a/7b）。本文报告了这种基于分子网络分析的纯化策略、通过MS和NMR数据确定的化合物结构，以及这些化合物在阿尔茨海默病模型Caenorhabditis elegans中的神经保护作用。

章节摘要

一般实验步骤

光学旋转值、MS谱图、CD谱图、UV光谱以及IR光谱数据分别是通过安东帕MCP 200自动旋光仪、安捷伦Accurate-Mass Q-TOF LC/MS 6520仪器、Applied Photophysics Chirascan旋光偏振仪、Thermo Genesys-10S紫外-可见分光光度计以及Nicolet IS5傅里叶变换红外光谱仪检测获得的。NMR谱图则是使用布鲁克Avance-500光谱仪在DMSO-d₆溶剂中测得的（δ_H为2.50和3.33，δ_C为39.52），HSQC和HMBC实验的频率分别为145.0 Hz和8.0 Hz。

从C. striatus中发现并确定新型杯状二萜的结构

首先用乙酸乙酯提取Cyathus striatus在米培养基上发酵后的产物。通过分子网络分析得到的可视化图中显示有超过60个簇和1500个相连的节点，其中有一个簇可能含有新的杯状二萜化合物（见图1）。在TLC、HPLC以及分子网络分析结果的指导下，通过对提取物进行多次柱层析分离，最终分离出了9种新的杯状二萜化合物（见图2）。这些新化合物的结构已经被确定

结论

综上所述，通过基于MS/MS的分子网络分析，从Cyathus striatus的培养物中分离并鉴定出了9种新的杯状二萜化合物，将其命名为cyastriatins A-I（1-5, 6a/6b, 7a/7b）。生物活性测试表明，化合物1-3能够有效抑制Aβ的聚集，减轻Aβ在C. elegans CL2355细胞中造成的毒性损伤。其中，化合物1展现出了最为出色的生物活性，它不仅能够延长转基因CL4176线虫的寿命，还能提高它们的存活率

CRediT作者贡献说明

Zixiao Wang：负责文章的初稿撰写、实验研究以及数据整理工作。Dengxing Ma：参与实验研究及数据整理。Huanqin Dai：负责软件应用、项目管理以及方法设计。Yuting Zhang：参与方法设计及软件应用。Junjie Han：同样负责软件应用和方法设计。Hongwei Liu：承担文章的审阅与编辑工作，还负责资金筹集以及研究构思。Baosong Chen：参与文章的审阅与编辑、初稿撰写，同时还负责结果可视化处理、方法设计、资金筹集以及研究构思工作。

利益冲突声明

所有作者声明自己不存在任何可能影响本论文研究的已知财务利益关系或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号82204257）、山东省自然科学基金（项目编号ZR2021LSW029）以及中国博士后科学基金（项目编号2021M703447）的支持。我们衷心感谢王浩教授慷慨提供C. elegans CL2355品系，同时也感谢他对实验细节提出的宝贵意见。