Метаболиты грибов дальневосточных морей

Вестник ДВО РАН. 2015. № 6

УДК 547.94+547.99

А Н. ЮРЧЕНКО, О.И. ЖУРАВЛЕВА, О Ф. СМЕТАНИНА, МП. СОБОЛЕВСКАЯ, Ш.Ш. АФИЯТУЛЛОВ

Метаболиты грибов дальневосточных морей

Обсуждаются некоторые результаты поиска, выделения, установления строения и изучения биологической активности новых метаболитов морских грибов, полученные в лаборатории химии микробных метаболитов ТИБОХ ДВО РАН в 2012-2014 гг.

Ключевые слова: морские грибы, вторичные метаболиты, биологическая активность.

Metabolites of fungi from the Far Eastern Seas. A.N. YURCHENKO, O.I. ZHURAVLEVA, O.F. SMETANINA, M.P. SOBOLEVSKAYA, Sh.Sh. AFIYATULLOV (G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, FEB RAS, Vladivostok).

Some results of search, isolation, .structure determination and bioassays of new metabolites of marine-derived fungi obtained in laboratory of chemistry of microbial metabolites PIBOC FEB RAS during 2012-2014 are discussed.

Key words: marine-derived fungi, secondary metabolites, biological activity.

Исследование вторичных метаболитов морских грибов - относительно молодая, но быстро развивающаяся область биоорганической химии. Начиная с открытия цефалоспорина С, выделенного из культуры Cephalosporium sp. в 1949 г., и до 1992 г. были описаны только 15 метаболитов из морских грибов. Интенсивное изучение грибов-микромицетов как источников биологически активных соединений было начато в начале 2000-х годов. К настоящему времени описано более 1000 новых метаболитов из грибов, выделенных из морских источников [1].

Морские грибы принято разделять на две группы: облигатные - те, что растут и размножаются исключительно в морских и эстуарных местах обитания, и факультативные -те, что обитают в пресной воде или на суше, но могут расти (и, возможно, размножаться) в морской среде. Установлено, что физиологические и биохимические свойства морских грибов обусловлены влиянием таких специфических факторов среды обитания, как высокая концентрация солей, гидростатическое давление, низкие температуры, неравномерное распределение питательных веществ и специфические, истинно морские источники питания. Это предполагает наличие у морских грибов некоторых биохимических особенностей, обусловливающих биосинтез необычных по структуре и биологическому действию соединений. Действительно, из морских грибов выделены уникальные по структуре и биологическому действию соединения, которые не обнаружены у наземных экоформ за

*ЮРЧЕНКО Антон Николаевич - кандидат химических наук, младший научный сотрудник, ЖУРАВЛЕВА Олеся Игоревна - кандидат химических наук, младший научный сотрудник, СМЕТАНИНА Ольга Федоровна -научный сотрудник, СОБОЛЕВСКАЯ Мария Павловна - кандидат химических наук, научный сотрудник, АФИЯТУЛЛОВ Шамил Шерибзянович - кандидат химических наук, заведующий лабораторией (Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН, Владивосток). * E-mail: yurchant@ya.ru

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 14-04-00910-а), а также Российского научного фонда (грант 14-14-00030) в части исследования саргассопениллинов A-G.

более чем 70-летнюю историю подобных исследований. К таким соединениям относятся большое количество хлорсодержащих соединений морских грибов, макролиды, терпенои-ды и пептиды с высокой антивирусной активностью, поликетидные метаболиты с новым, до настоящего времени не описанным углеродным скелетом.

В 2012-2014 гг. в лаборатории химии микробных метаболитов ТИБОХ ДВО РАН исследованы 12 штаммов морских грибов, которые выделены из различных субстратов, собранных в Японском, Охотском и Южно-Китайском морях. Из изученных грибов выделено более 100 соединений, в том числе 49 ранее не описанных в мировой литературе.

Гриб Isaria felina выделен из образца морского грунта, собранного у побережья Вьетнама в бухте Ванфонг (Южно-Китайское море). Из липофильного экстракта гриба выделены 10 новых высокоокисленных хроменов оксирапентины B-K (1-10), новый пирановый поликетид исарикетид (11) и новый бензофуран акремин S (12), а также известные окси-рапентин A и циклодепсипептиды исаридин E и изо-исариин B [2-4]. Структуры выделенных соединений установлены на основании данных ЯМР-спектроскопии (HSQC, COSY, HMBC и NOESY) и масс-спектрометрии высокого разрешения.

Структуры оксирапентинов В (1) и Н (7) подтверждены данными рентгеноструктур-ного анализа их монокристаллов. Абсолютные конфигурации оксирапентинов В (1), F (5) и К (10) установлены при помощи модифицированного метода Мошера, а также путем анализа вицинальных СН-констант и NOESY-корреляций. Абсолютные конфигурации оксирапентинов С (2), D (3), Е (4), G (6), Н (7), I (8) и J (9) определены путем анализа NOE-взаимодействий, констант спин-спинового взаимодействия и на основании биогенетических соображений.

оксирапентин К

оксирапентин D

Предполагаемая схема биосинтеза оксирапентинов B (1), D (3), E (4), J (9) и K (10). DHG - дигидрогеназа, MOG - монооксигеназа, EHL - эпоксидгидролаза

Предложена возможная схема биосинтеза оксирапентинов A-K и акремина S из общего пренилфенольного предшественника, а также исарикетида из предполагаемого пента-кетидного предшественника.

Показано, что оксирапентины A и D (3) ингибируют рост грамположительных бактерий (Staphylococcus aureus и Bacillus subtilis) с МИК 150 и 140 мкМ соответственно. Исарикетид (11) проявил цитотоксическое действие на клетки THL-1 и HL-60 с ИК50 37,4 и 4,3 мкМ, что сравнимо с активностью цисплатина, использованного в качестве положительного контроля. Оксирапентин A проявил умеренное цитотоксическое действие против клеток SK-Mel-5, SK-Mel-28, T-47D с ИК50 19, 17 и 25 мкМ соответственно, что в 7-15 раз ниже, чем показано для цисплатина. Оксирапентины A, D (3), F (5) и J (9) на 100 % ингиби-ровали образование колоний клеток SK-Mel-28 в субцитотоксических концентрациях (10, 200, 200 и 100 мкМ, соответственно). Дакарбазин (вещество сравнения) в концентрации 200 мкМ не показал значительного влияния на образование колоний клеток. Для окси-рапентина J (9) показана способность индуцировать экспрессию белка теплового шока Hsp70 в концентрации 100 мкМ.

Грибы Pénicillium thomii и P. lividum выделены из бурой водоросли Sargassum miya-bei, собранной в бухте Лазурная (Уссурийский залив, Японское море). Из этилацетатно-го экстракта этих грибов выделены 10 новых меротерпеноидов (13-22), относящихся к классу аусталидов [5]. Абсолютные конфигурации стереоцентров аусталидов установлены с помощью модифицированного метода Мошера, анализом КД-спектров и NOESY-корреляций. Показано, что соединения 13, 14, 20 и 21 ингибируют AP-1 зависимую транскрипционную активность в мышиных клетках JB6 C141 в нецитотоксической концентрации (6,25 мкМ). Установлено, что аусталиды 13-17, 20 и 21 проявляют высокую ингиби-торную активность в отношении эндо-1,3-в-Э-глюканазы из кристаллического стебелька брюхоногого моллюска Pseudocardium sachalinensis с ИК50 0,01-1 мкМ.

Дальнейшее изучение этих штаммов грибов P. thomii и P. lividum позволило выделить семь новых 6,6-спирокеталей саргассопениллинов A-G (23-29) [6]. Относительные конфигурации хиральных центров соединений 23-29 определены путем анализа NOESY-взаимодействий, констант спин-спинового взаимодействия и КД-спектров. Абсолютные конфигурации всех стереоцентров соединений 23 и 27 установлены с помощью модифицированного метода Мошера.

Показано, что саргассопениллин C (25) ингибирует транскрипционную активность онкогенного ядерного фактора AP-1 с ИК50 15 мкМ. Саргассопениллин E (27) проявил ци-тотоксическую активность в отношении спленоцитов мышей линии CD-1 с ИК50 38 мкМ. Саргассопениллины D (26) и F (28) в нецитотоксической концентрации (10 мкМ) ингиби-ровали адгезию мышиных перитониальных макрофагов на 30-40 %.

Таким образом, из ряда штаммов морских грибов, изолированных из различных субстратов дальневосточных морей, выделен ряд новых природных соединений, многие из которых проявляют заметную биологическую активность в отношении различных тест-систем. Так, саргассопениллин С, аусталиды 13, 14, 20 и 21, ингибирующие транскрипционную активность онкогенного ядерного фактора АР-1, а также исарикетид, избирательно токсичный в отношении опухолевых клеток, могут рассматриваться в качестве потенциальных «кандидатов» для разработки противоопухолевых средств. Меротерпеноиды аусталиды 13-17, 20 и 21, проявляющие высокую ферментингибирующую активность, являются перспективными инструментами для изучения структуры и свойств ряда ферментов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Bugni T.S., Ireland C.M. Marine-derived fungi: a chemically and biologically diverse group of microorganisms // Nat. Prod. Rep. 2004. Vol. 21, N 1. P. 143-163.

2. Smetanina O.F., Yurchenko A.N., Afiyatullov S.S., Kalinovsky A.I., Pushilin M.A., Khudyakova Y.V., Slinki-na N.N., Ermakova S.P., Yurchenko E.A. Oxirapentyns B-D produced by a marine sediment-derived fungus Isaria felina (DC.) Fr // Phytochem. Lett. 2012. Vol. 5, N 1. P. 165-169.

3. Yurchenko A.N., Smetanina O.F., Khudyakova Y.V., Kirichuk N.N., Chaikina E.L., Anisimov M.M., Afiyatullov S.S. New Oxirapentyn E from Marine Isolate of the Fungus Isaria felina // Chem. Nat. Compd. 2013. Vol. 49, N 5. P. 857-860.

4. Yurchenko A.N., Smetanina O.F., Kalinovsky A.I., Pushilin M.A., Glazunov V.P., Khudyakova Y.V., Ki-richuk N.N., Ermakova S.P., Dyshlovoy S.A., Yurchenko E.A., Afiyatullov S.S. Oxirapentyns F-K from the Marine-Sediment-Derived Fungus Isaria felina KMM 4639 // J. Nat. Prod. 2014. Vol. 77, N 6. P. 1321-1328.

5. Zhuravleva O.I., Sobolevskaya M.P., Leshchenko E.V., Kirichuk N.N., Denisenko V.A., Dmitrenok P.S., Dys-hlovoy S.A., Zakharenko A.M., Kim N.Y., Afiyatullov S.S. Meroterpenoids from the Alga-Derived Fungi Pénicillium thomii Maire and Pénicillium lividum Westling // J. Nat. Prod. 2014. Vol. 77, N 6. P. 1390-1395.

6. Zhuravleva O.I., Sobolevskaya M.P., Afiyatullov S.S., Kirichuk N.N., Denisenko V.A., Dmitrenok P.S., Yurchenko E.A., Dyshlovoy S.A. Sargassopenillines A-G, 6,6-Spiroketals from the Alga-Derived Fungi Pénicillium thomii and Pénicillium lividum // Mar. Drugs. 2014. Vol. 12, N 12. P. 5930-5943.