来自内生真菌曲霉菌属的结构多样的吲哚类生物碱及其对非小细胞肺癌细胞的抗增殖活性

《Bioorganic Chemistry》：Structurally diverse indole alkaloids from an endolichenic fungus Aspergillus sp. with antiproliferative activity against non-small cell lung cancer cells

　　

摘要

对内生真菌Aspergillus sp. TJ403-YJ22 的化学研究，分离并鉴定了十二种新的吲哚类生物碱，即asperkaloids A–L（1?12）。其中化合物1–10属于非paspaline型吲哚-二萜类化合物，而11和12则为聚酮-吲哚杂合体。值得注意的是，化合物1和2具有稀有的2-seco-3-酮结构单元。这些化合物的结构，包括构成骨架和绝对构型，均通过综合NMR和HRESIMS数据分析、金属配合ECD实验、ECD计算以及单晶X射线衍射分析得以阐明。此外，对先前报道的asperdole D的重新考察将其四氢吡喃环修订为氧杂环庚烷结构单元。在细胞水平实验中，asperkaloid F（6，AKF）对A549和H1299细胞表现出生长抑制活性，并显著抑制其集落形成、迁移和侵袭，同时诱导G2/M期细胞周期阻滞及线粒体介导的细胞凋亡。机制研究进一步揭示，AKF处理可降低EGFR表达并减弱EGFR/PI3K/AKT信号通路关键成分（如AKT）的磷酸化水平。综上，这些发现拓展了真菌吲哚类生物碱的结构多样性，并将AKF确认为具有进一步靶点验证和体内评价价值的潜在活性先导化合物。

引言

非小细胞肺癌（NSCLC）占肺癌病例的绝大多数，仍是全球癌症相关死亡的主要原因之一[1]。尽管靶向治疗和免疫治疗的进展显著改善了NSCLC的临床管理[2]，但肿瘤内异质性和获得性耐药性的出现常常限制了治疗的持久疗效，尤其是在晚期患者中[3]、[4]、[5]。天然产物是抗癌药物发现中结构多样的化学类型的重要来源[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]，例如紫杉醇[12]、长春瑞滨[13]和β-艾叶烯[14]，它们已证实对NSCLC的治疗具有临床相关性。此外，近期研究已发现多种结构多样的天然产物，包括酰基苯并呋喃类、吲哚类生物碱和二萜类，具有广泛而有前景的生物活性[15]、[16]、[17]。

生态特化真菌是结构异常次生代谢产物的重要来源，但内生真菌的研究仍相对较少[18]。近期对Penicillium、Aspergillus、Paraconiothyrium和Trichoderma等属真菌的研究揭示了多种具有多样化学结构的生物活性次生代谢产物[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。在这些真菌中，Aspergillus属特别是结构多样的吲哚类生物碱的重要产生者[24]、[25]、[26]、[27]、[28]，包括吲哚-二萜类（IDTs）和各种杂合型吲哚类生物碱。从生物合成角度看，IDTs源于3-香叶基香叶基吲哚，并经历广泛的环化和氧化修饰，形成结构多样的代谢物，大致可分为paspaline型和非paspaline型两个亚类[29]、[30]、[31]、[32]。IDTs已被报道具有多种生物活性，包括抗病毒、杀虫、抗炎和神经活性等[33]、[34]、[35]、[36]。然而，与paspaline型化合物相比，非paspaline型IDTs的研究仍相对较少[37]。

在我们继续探索结构独特的真菌代谢产物[38]、[39]、[40]的过程中，对内生真菌Aspergillus sp. TJ403-YJ22 进行了研究，从中分离并鉴定了十二种新的吲哚类生物碱，即asperkaloids A–L（1–12），其中包括十种新的非paspaline型IDTs（1?10）和两种新的聚酮-吲哚杂合体（11和12）。对先前报道的asperdole D的重新考察也导致其四氢吡喃环被修订为氧杂环庚烷结构单元。在所分离的化合物中，AKF（6）对NSCLC细胞的生长抑制活性最强，因此被选用于进一步的细胞及机制研究，以考察其对细胞内信号通路的影响（图1）。

章节摘要

一般部分

关于菌株信息、发酵、提取、分离与纯化方法，以及旋光度测量、光谱分析和色谱分离所使用的仪器与实验方案详情，详见补充信息。

计算方法

通过计算化学方法评估asperdole D的修订后相对构型，并确定1和4的绝对构型。采用了随机构象搜索

结构鉴定

Asperkaloid A（1）以黄色油状物形式获得。高分辨质谱分析确定其分子式为C₃₂H₄₉NO₄，对应九个不饱和度。¹³C NMR和DEPT数据（表3）的分析揭示了32个碳信号，包括七个CH?、七个CH?和十个CH基团，其中两个为含氧基团、两个为烯烃基团，另有八个不含氢的碳原子，包括一个羰基碳、三个烯烃或芳香碳和四个sp³碳，其中一个

结论

总之，本研究从内生真菌Aspergillus sp.中鉴定出多种结构多样的吲哚类生物碱，包括十种非paspaline型吲哚-二萜类和两种聚酮-吲哚杂合体，从而拓展了真菌吲哚类生物碱的化学多样性。对asperdole D的结构修订进一步强调了在可靠的天然产物结构鉴定中综合运用互补的光谱学和计算化学方法的重要性。在所发现的化合物中

CRediT作者贡献声明

Jun Yao：论文撰写——原稿、调查、形式分析。Xingpiao Jin：调查。Weiwei Wang：调查。Chenyang Wang：监督指导。Jie Cao：监督指导。Siyu Wang：方法论。Shuting Zhang：验证。Changping Hu：验证。Jiangchun Wei：论文撰写——审阅与编辑、监督指导。Jianping Wang：监督指导、项目管理。Yonghui Zhang：论文撰写——审阅与编辑、项目管理、资金获取。Zhengxi Hu：论文撰写——审阅与编辑、项目

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

感谢华中科技大学（HUST）分析测试中心对ECD和UV数据的测量。同时感谢华中科技大学分析测试中心医学分中心以及长治医学院山西省上消化道肿瘤研究与临床转化创新中心的资助和技术支持。本项目得到了国家自然科学基金委员会（编号：82273811、22577033、82404822）的资助

Jun Yao|Xingpiao Jin|Weiwei Wang|Chenyang Wang|Jie Cao|Siyu Wang|Shuting Zhang|Changping Hu|Jiangchun Wei|Jianping Wang|Yonghui Zhang|Zhengxi Hu

华中科技大学同济医学院药学院，湖北省天然药物化学与资源评价重点实验室，武汉（中国-罗马尼亚）"一带一路"中医药联合实验室，中国武汉430030