在浮潜圣地……做“浪漫”的实验……

同样是做药物研究，有人成天待在实验室开反应、跑柱子、摇瓶子，终日与各种玻璃器皿和测试仪器为伴；有人做研究的地方却充斥着阳光、沙滩、椰林、泳装美女帅哥，还可以时不时去浮潜……哦，不对，应该是去浮潜采样……笔者不禁感慨，这人与人之间的差距，有时候真的比人与汪星人之间的差距还要大啊。

图片来源于网络

夏威夷，著名作家马克•吐温笔下“大洋中最美的岛屿”，是“停泊在海洋中最可爱的岛屿舰队”。老马先生在称赞夏威夷时，连用了几个“最”（注意，没有“之一”），可见夏威夷的美景在他心中的地位。对于研究天然产物的科学家来说，夏威夷同样独一无二，那里独特的地理环境也造就了“最美”的天然产物资源库。这吸引了夏威夷大学希洛分校药学院Shugeng Cao博士课题组，他们在此进行了多年的深入研究。（前面提到的为了采样不得不去浮潜的研究者，就是他们……）

Shugeng Cao博士及其团队成员。图片来源：Cao Lab ^[1]

近日，他们从一株真菌中分离鉴定出一系列结构新颖、具有抗菌和抑制NF-κB活性的化合物。这株真菌（Aspergillus flavipes FS888）正是采自夏威夷最受欢迎的海滩公园——恐龙湾（Hanauma Bay）。这里水质好、水浅、浪小，分布着多样的天然珊瑚礁石和热带鱼类，不仅是游客喜欢的潜水圣地，也是科学家研究开发独特微生物资源的理想地点。他们选择在恐龙湾南缘靠近公海的位置进行采样，以尽量避开人为活动的干扰。

夏威夷恐龙湾（Hanauma Bay）。图片来源：J. Nat. Prod.

有趣的是，这株真菌仿佛也受到夏威夷浪漫气息的感染，在固体琼脂培养基上的菌落形态很像“心”形。

菌株A. flavipes FS888在固体琼脂培养基上的菌落形态（左图）。图片来源：J. Nat. Prod.

不过菌株粗提取物的抗菌活性测试结果就没那么“浪漫”了：在20 μg/mL的浓度下，粗提取物对金黄色葡萄球菌没有显示任何抑制活性。显然，只会卖萌“比心”的真菌对于药学研究者来说没有任何意义，这株真菌难道就此凉凉了？

Shugeng Cao博士团队没有放弃，他们又在粗提物中加入双硫仑（disulfiram）进行抗金葡菌测试。这么做是因为最近的研究发现，双硫仑不仅是一种治疗慢性酒精中毒的药物，还显示了窄谱的革兰氏阳性菌抑制活性，且作为抗生素佐剂可使得致病菌对抗生素更加敏感。果然，在双硫仑（20 μM）存在下，A. flavipes FS888粗提物显示了抑制金葡菌的活性。

于是，他们通过抗菌活性介导的分离纯化，从这株真菌中共鉴定出14个化合物。化合物1-5通过核磁一维和二维图谱分析发现含有1,3-二甲基-6-羧基-二氧四氢蝶啶和邻苯胺片段，二者通过一个氨基酸形成两个酰胺键连接起来。化合物1-5的区别主要是氨基酸和苯环上的取代基不同。化合物8比5多出一个甲基，是5的甲酯化产物。化合物1-5、8氨基酸片段的绝对构型都通过Marfey方法进行鉴定，都是L型。化合物6、9、10是细胞松弛素类结构，其平面结构通过核磁数据确定，相对构型和绝对构型则分别通过核磁NOESY和圆二色谱（ECD）确定。化合物7、11、12是一类含丁烯内酯和苯酚片段的结构，彼此区别在于丁烯内酯和邻位苯酚上的取代基不同。通过旋光值比对和参考文献查询确定其立体构型。化合物13、14经鉴定属于环肽类化合物。结构鉴定发现化合物1-7是新结构化合物，化合物8-14属于已知化合物。

化合物1-14的化学结构。图片来源：J. Nat. Prod.

他们推测了上述化合物的生物起源。其中，化合物1和2由二氧四氢蝶啶、丙氨酸和邻氨苯甲酸通过一系列生物反应合成。化合物3、4、5和8则分别由二氧四氢蝶啶、邻氨苯甲酸和丝氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸通过多步生物反应合成。化合物6、9、10属于广泛存在于真菌次级代谢产物中的细胞松弛素，它们一般由亮氨酸（或苯丙氨酸）与聚酮类化合物衍生而来。化合物7、11、12是γ-内酯类化合物，一般由苯丙氨酸通过生物合成衍生而来。

化合物1-14可能的生源合成途径。图片来源：J. Nat. Prod.

他们对分离到的化合物1-14进行了金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性测试。在80 μg/mL的浓度下，没有一个化合物显示出抗菌活性。然而在20 μM双硫仑存在下，化合物12-14对金葡菌有抑制作用，最小抑制浓度（MIC）为10 μg/mL。进一步测试化合物1-14对人类卵巢癌细胞A2780的抗增殖活性，没有化合物在40 μM的高浓度下具备增殖抑制活性。他们还在哺乳动物细胞模型中评估了化合物1-14对TNF-α-诱导的NF-κB抑制活性。化合物9和13的IC₅₀值分别为3.1 ± 1.0 和10.3 ± 2.0 μM。因此，这两个化合物在没有细胞毒性反应的情况下，显示了对癌症的化学预防潜力。

至此，本文中的会“比心“的真菌A. flavipes FS888的天然产物研究工作初步完成。笔者读完论文，不仅赞赏他们的工作成果，更向往他们的工作环境。Shugeng Cao团队的天然药物开发植根于风景迤逦的夏威夷群岛，别具“夏威夷”风情，期待着他们未来会发现鉴定出更多结构新颖的天然药物先导化合物。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Antibacterial and NF-κB Inhibitory Lumazine Peptides, Aspochalasin, γ-Butyrolactone Derivatives, and Cyclic Peptides from a Hawaiian Aspergillus flavipes

Cong Wang, Xiaohua Wu, Helong Bai, KH Ahammad Uz Zaman, Shaobin Hou, Jennifer Saito, Supakit Wongwiwatthananukit, Kyung Sik Kim, Shugeng Cao*

J. Nat. Prod., 2020, DOI: 10.1021/acs.jnatprod.0c00344

参考资料：

1. Cao Lab

https://pharmacy.uhh.hawaii.edu/research/cao-lab

（本文由水村山郭供稿）