海洋卤代萜类的研究进展

萜类是海洋天然产物中最多的化合物,相当多的海洋萜类中含有卤素,这些卤代萜类大多是结构新颖、生理功能独特的生物活性物质。本文从国内外关于海洋萜类文献上搜集了有关海洋含卤萜类物质75种,并从其来源、结构类型及生物活性几方面进行了综述。这些化合物主要来源于海藻、海兔、海绵以及软珊瑚等海洋生物体。结构类型主要是倍半萜、二萜、单萜,三萜很少。大多含卤萜类具有细胞毒性,抗病毒、抗肿瘤及抗癌活性。     

萜类高效合成平台的搭建与萜类产物批量挖掘

萜类化合物是天然产物中的重要类群,其结构多样性赋予这类化合物广泛的用途,如抗疟疾的青蒿素、抗乳腺癌的紫杉醇、抗氧化的番茄红素、天然名贵香料檀香油、航空燃油前体化合物法尼烯等。这些高价值萜类化合物的大量生产和新型萜类化合物的高效挖掘是代谢工程和天然产物挖掘领域的主要挑战。定向合成代谢、体外重组策略和组学研究指导下的理性代谢工程改造,优化了宿主平衡代谢通路,加快了高价值萜类产物的发现历程。现综述了近年来萜类化合物代谢工程改造和基因组挖掘的研究策略,并展望了萜类化合物挖掘的途径以及在真菌体内的异源表达和代谢工程改造。     

源于大型真菌的小分子抗肿瘤化合物研究进展

大型真菌是一类药用资源极为丰富的真菌,许多大型真菌具有显著的抗肿瘤活性。本文综述了源于大型真菌的具有抗肿瘤活性的小分子物质,如萜类、酚类、苯并吡喃酮类和甾类等。以期对大型真菌的活性筛选、化学分析和开发利用提供帮助。     

近三年环烯醚萜类新化合物的研究进展

环烯醚萜类化合物是一类具有镇静、止痛、抗氧化、抗肿瘤等多种生理活性的天然活性分子。本文以环烯醚萜类化合物的母核结构特征进行分类,对近三年为主文献报导的新环烯醚萜类化合物进行了综述。     

海绵来源真菌天然产物的研究进展

随着海洋药物及其药物先导化合物研究的不断深入,海绵来源微生物,因其种类繁多、代谢产物复杂多样,引发了科研工作者的兴趣。许多化合结构新颖、具有强烈生物活性的化合物从海绵来源真菌中发现,包括多肽、生物碱、聚酮类、萜类等。本文仅就近几年来所报道的海绵来源真菌新天然产物的结构类型及其生物活性做简要介绍。     

细菌中倍半萜生物合成的研究进展

萜类化合物是一大类小分子天然产物,在生物体内扮演重要的角色。植物和真菌中萜类化合物的生物合成已被广泛研究,但是在真核生物中克隆或改造萜类化合物生物合成途径还有较大难度。许多细菌同样可以产生萜类化合物。在过去十多年间细菌萜类合酶的研究进展为我们对萜类化合物生物合成的理解做出了显著的贡献。这里我们主要关注细菌中合成的倍半萜化合物,概述其化学结构、倍半萜合酶对法尼基焦磷酸环化的机制、后修饰酶特别是氧化还原酶所参与的后修饰、代谢调控以及合成途径中尚未解决的问题等。     

真菌次生代谢产物挖掘策略研究进展

真菌是最具生物多样性的类群之一,也是一系列小分子活性化合物的重要来源.近年来,发现新结构、新活性的次生代谢产物超过50%来源于真菌.因此深度挖掘真菌中天然活性化合物,既是研究热点,也将为药物研发提供必要的基础,并具有重要的科学意义.基于基因组测序技术及信息生物学的发展,结合传统方法,深入了解近几年挖掘真菌次生代谢产物的策略,了解相关真菌次生代谢的生物合成及调控机制,可以为新活性、新骨架化合物的发现以及隐性次级代谢物的激活提供理论基础.最终可以精准研究或多种策略结合,对目标菌株开展深入系统地研究.     

海洋真菌抗污损活性天然产物研究

黏附于海洋船舶或人工设施表面的污损生物给人类海洋生产活动与生态环境带来诸多不利影响。将具有抗污损活性的化合物开发成防污涂料是目前防治海洋生物污损的最常用手段之一。而大量传统有机金属防污剂因其严重毒副作用被禁用,亟须开发高效、环境友好型抗污损涂料。海洋真菌能够产生大量结构新颖、作用机制独特的高效、低毒/无毒抗污损活性次级代谢产物,颇具环境友好型防污剂开发潜力。本文综述了2006年底至2020年6月报道的海洋真菌来源的69个抗污损活性天然产物及其5个合成衍生物,并将其按照化学结构分为脂肪酸、萜类、苯类、芳香醚、聚酮、生物碱和肽类7类,还包括部分抗生物膜活性天然产物。同时,对海洋真菌抗污损天然产物研究目前所面临的挑战和未来发展进行总结与展望。     

真菌二萜环化酶的研究进展

二萜类化合物广泛存在于植物和真菌中,是一类具有重要商业价值的天然产物。二萜环化酶作为催化牻牛儿牻牛儿焦磷酸(geranylgeranyl diphosphate,GGPP)形成二萜的关键生物合成酶,在不同生物中的特异性决定了二萜化合物的结构多样性和生物活性多样性。对不同物种中二萜环化酶基因的分离、克隆和表达特征的分析有利于二萜类化合物的生物合成及调控研究。相比植物,真菌二萜化合物和二萜环化酶的研究刚刚起步。本文综述了近几年真菌二萜环化酶的研究进展,重点叙述了真菌二萜化合物的生物合成途径、二萜环化酶的特征及其克隆策略,并对二萜环化酶的代谢工程作了简要概述。     

白僵菌天然产物及其药理活性和生物合成研究进展

白僵菌是重要的昆虫病原真菌,能产生多肽类、聚酮类、生物碱类、苯丙素类、萜类、核苷类等多种结构类型的天然产物,其中很多天然产物显示出优良的抗肿瘤、抗菌、抗病毒和杀虫等活性,具有极大的应用开发潜力。随着白僵菌基因组测序的完成,白僵菌素、白僵菌交酯、球孢交酯、卵孢素及纤细素等活性分子的生物合成基因簇及其生物合成机制已得到阐明,这些研究将大大促进白僵菌来源的新结构活性天然产物的基因组挖掘和发现以及已知重要活性分子的开发应用。本文对已知白僵菌产生的天然产物、药理活性及重要活性分子的生物合成途径进行了概括总结,为系统开发白僵菌天然产物资源提供参考。     

昆虫共生菌的次级代谢产物研究进展

微生物与昆虫的共生是一种普遍现象,昆虫种类繁多,与昆虫共生的微生物也多种多样。昆虫共生菌是活性次生代谢产物的重要来源。本文对自2008年以来已报道的177个昆虫共生菌的次级代谢产物进行了统计和分析,结果表明:61.6%的化合物为新天然产物(生物碱类新化合物最多),其中,约75%的新化合物来源于昆虫共生真菌,25%来源于细菌;醌酮类化合物是昆虫共生菌源天然产物的主要结构类型,占23.2%;47.5%的化合物具有显著的抗肿瘤、抗菌、除草和抗氧化等生物活性,且化合物中的主要活性类型是抗菌和抗肿瘤活性,活性范围覆盖面最广的结构类型是生物碱类。以上结果表明昆虫共生菌的次级代谢产物是先导性化合物的重要来源且具有丰富的生物活性类型。本文以天然产物的结构分类为切入点,结合其研究菌株来源、生物活性等进行综述,旨在为充分挖掘昆虫共生菌次级代谢产物提供重要参考。     

海洋曲霉来源的新天然产物

海洋真菌由于其遗传背景复杂、代谢产物种类多且产量高,已成为海洋微生物新天然产物的主要来源,从我们对2010–2013年初的海洋微生物来源新天然产物的统计来看,研究最多的是曲霉属(Aspergillus)真菌,占海洋真菌来源新天然产物的31%。本文从菌株来源、化合物结构及其生物活性等方面,综述了自1992年第一个海洋曲霉天然产物到2014年8月已报道的共512个海洋曲霉来源的新天然产物。这些海洋天然产物具有丰富的化学多样性,且36%的化合物表现出细胞毒、抑菌、抗氧化和抗寄生虫等生物活性;含氮化合物是其主要的结构类型、约占曲霉源海洋天然产物总数的52%,也是出现活性化合物比例最高的结构类型、约40%的含氮化合物具有生物活性,其中脱氢二酮哌嗪生物碱halimide的化学衍生物plinabulin已结束II期临床研究,并于2015年第三季度开始在美国和中国进行III期临床研究,用于治疗转移性的晚期非小细胞肺癌。     

真菌天然产物异源生产研究进展

真菌天然产物是天然药物的重要来源之一,大规模真菌基因组序列测序的完成表明真菌具有产生丰富的次级代谢产物的潜能。然而,许多真菌或生长缓慢,或不适宜在实验室条件下培养,或难以进行遗传操作,或化合物产量极低等,这些因素导致大量有价值的真菌天然产物无法获得。利用异源表达系统对真菌天然产物进行生产是发现新天然产物及解析其生物合成途径的有效手段,并为定向的以合成生物学的手段去合成重要活性分子奠定基础。本文对目前用于真菌天然产物生产的各种异源表达系统进行了综述,并结合最新的DNA组装技术展望了异源表达系统在真菌天然产物研究中的应用价值和前景。     

源自海洋真菌的抗肿瘤活性天然产物研究新进展

近年来,海洋真菌因其能够产生大量结构新颖、活性显著的代谢产物而受到广泛关注,其中许多代谢产物具有较强的抗肿瘤活性。本文按照海洋真菌的来源进行分类,从海洋动物来源真菌、红树林来源真菌、海洋沉积物来源真菌、海藻来源真菌、海水来源真菌等5个方面,综述了2014~2016年4月以来发表的具有抗肿瘤活性的海洋真菌来源的新天然产物,主要介绍天然产物的化学结构和生物活性,为具有抗肿瘤活性的海洋真菌天然产物的进一步研究开发提供参考。     

真菌来源的药用天然产物

天然产物及其衍生物,包括基于天然产物药效基团结构设计的化合物,约占临床药物的50%以上。几个世纪以来,真菌天然产物的药用价值闻名于世。无论从市场前景还是人道主义角度,真菌来源的小分子药物都具有极高的应用价值。本篇综述总结了真菌天然产物在临床上的应用,并以他汀类药物的研发历程揭示了真菌来源小分子是化学合成药物研发的重要灵感源泉。本篇综述涵盖了真菌来源的药物小分子,包括天然药物、相关衍生物以及结构修饰药物。     

植物源溶藻化合物研究进展

由于硫酸铜等传统杀藻剂在环境中残留期长、选择性差、容易造成二次污染等,因此其应用受到限制。天然产物和以天然产物为基础的化合物由于其环境友好,对有害藻类选择毒性强,因此在有害藻华防治方面受到越来越多的关注。植物是天然溶藻化合物的重要来源之一。近几十年来,从植物代谢产物中发现了各种类型的溶藻化合物,诸如甘油糖脂类、酚类、生物碱和萜类等,从这些天然产物中可能筛选到对有害藻华选择性好、溶藻活性强的杀藻剂。本文对植物源的各类溶藻化合物研究概况进行综述,以促进植物源杀藻剂的研究。     

深海来源真菌Alternaria tenuissma DFFSCS013中混源萜类化合物及其抗菌活性研究

采用多种色谱法从深海来源真菌Alternaria tenuissma DFFSCS013的发酵产物中分离得到了6个混源萜类化合物,利用波谱学方法鉴定了它们,结构分别鉴定为Tricycloalternarene J(1)、Tricycloalternarene 2b(2)、Tricycloalternarene 1b(3)、Tricycloalternarene 6b(4)、Tricycloalternarene 3b(5)、Tricycloalternarene 1a(6)。对这6个化合物进行了抗菌和抗真菌活性测试,在100μg/纸片浓度下,只有化合物5有显著抑制大肠杆菌和枯草芽孢杆菌生长的作用,其它化合物都活性微弱。这是首次报道化合物1~2和4~5的抗细菌活性、以及5的抗真菌活性。     

P450s在萜类合成方面的合成生物学研究进展

细胞色素P450氧化酶能够催化一系列具有区域特异性、立体特异性的化学步骤,并参与许多天然产物如萜类化合物、甾醇以及生物碱的合成。萜类化合物是活性天然产物中的一大类化合物,在医药、香料等领域具有重要价值。萜类化合物的生物合成及合成后修饰需要P450s,但是目前已知P450s较低的催化活性极大地限制了萜类生物合成的效率。因此,迫切需要发掘和改造用于萜类生物合成的高活性P450s,以充分实现其巨大的工业应用潜力。综述了萜类代谢中涉及到的P450s家族以及近年来萜类生物合成中P450s的发掘和工程研究进展,重点介绍了合成生物学扩宽P450s在萜类合成应用中的主要策略,提出进一步加速P450s发掘和P450s工程的可行策略,并针对合成生物学技术为今后P450s在萜类合成中的应用提出建议与展望。     

基于超高效液相色谱-电喷雾-质谱、天然产物词典和活性筛选的艾纳香内生真菌次生代谢产物

【背景】植物内生真菌是天然活性小分子的重要来源,但由于种类繁多,导致寻找结构新颖、活性强的化合物非常困难,重复分离已成为制约新型药源小分子发掘的瓶颈。【目的】综合各种技术,快速寻找目标活性次生代谢产物。【方法】通过对菌株分子鉴定、天然产物词典(dictionaryofnatural products,DNP)数据库检索、超高效液相色谱-电喷雾-质谱(ultraperformanceliquidchromatographyquadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTof-MS)分析、滤纸片法抑菌实验和色谱技术跟踪获得活性单体化合物。运用质谱和单晶衍射技术对化合物结构进行鉴定,96孔板法对单体化合物进行活性评价。【结果】分离鉴定出11株艾纳香内生真菌,筛选出一株各方面表现良好的艾纳香内生菌菌株Diaporthe sp.,从其大米培养基中获得一个单体化合物Cytochalasin H,活性评价显示其对枯草芽孢杆菌具有很好的抑制活性,MIC值为32μg/mL。【结论】将多种筛选技术相结合的方法应用于艾纳香内生真菌活性代谢产物的发掘,为快速寻找活性先导化合物提供了很好的借鉴。     

P450s在萜类合成方面的合成生物学研究进展 *

细胞色素P450氧化酶能够催化一系列具有区域特异性、立体特异性的化学步骤,并参与许多天然产物如萜类化合物、甾醇以及生物碱的合成。萜类化合物是活性天然产物中的一大类化合物,在医药、香料等领域具有重要价值。萜类化合物的生物合成及合成后修饰需要P450s,但是目前已知P450s较低的催化活性极大地限制了萜类生物合成的效率。因此,迫切需要发掘和改造用于萜类生物合成的高活性P450s,以充分实现其巨大的工业应用潜力。综述了萜类代谢中涉及到的P450s家族以及近年来萜类生物合成中P450s的发掘和工程研究进展,重点介绍了合成生物学扩宽P450s在萜类合成应用中的主要策略,提出进一步加速P450s发掘和P450s工程的可行策略,并针对合成生物学技术为今后P450s在萜类合成中的应用提出建议与展望。