Meloaxilines A–E 是从 Melodinus axillaris 中提取的五种前所未有的单萜类吲哚生物碱，它们通过作用于铁代谢途径来抑制结直肠癌的发展

《Bioorganic Chemistry》：Meloaxilines A–E, five unprecedented monoterpenoid indole alkaloids from Melodinus axillaris, suppress colorectal cancer by targeting the iron metabolism pathway

从中国植物Melodinus axillaris中分离出五种新型单萜吲哚生物碱（meloaxilines A–E），首次报道N4–C3键断裂结构特征，通过HSQC-DeepSAT、NMR、CASE及ECD等综合解析其立体构型。其中化合物1显著抑制结直肠癌HCT116细胞增殖及3D球状器官模型生长，机制研究揭示其通过抑制TFR1和FPN铁代谢蛋白诱导铁死亡。

　　

杜凯成|李国昌|李玉航|徐迅波|华慧明|孔卡提塔姆·维鲁恩|王玉萌|波尔查伊·罗西西塔西萨克|孟大丽

中国沈阳药科大学中药民族药物质基础与药理机制重点实验室，沈阳 110016

摘要

单萜类吲哚生物碱是一类结构多样的天然产物，具有强大的抗癌活性，为发现具有全新作用机制的新抗肿瘤药物带来了巨大希望。在本研究中，利用HSQC-DeepSAT技术从Melodinus axillaris中分离出了五种前所未有的单萜类吲哚生物碱及其十五种已知类似物。特别是化合物1–5，它们具有独特的6/5/5/5/5环结构，这是首次报道的单萜类吲哚生物碱中N4–C3键断裂的案例。其结构通过1D和2D核磁共振（NMR）、计算机辅助结构解析（CASE）、DP4/DP4+/DP5分析以及电子圆二色性（ECD）计算得以阐明。化合物1–20的抗结直肠癌活性得到了评估，其中化合物1在细胞模型和3D球形类器官中均表现出显著的抑制作用。机制研究表明，化合物1通过抑制关键的铁代谢蛋白TFR1和FPN来破坏细胞铁稳态，从而诱导铁死亡（ferroptosis）。

引言

单萜类吲哚生物碱（MIAs）是一类最为突出且多样的植物来源天然产物，以其极其复杂的化学结构和广泛的生物活性而闻名[1]、[2]、[3]。单萜单元与色胺或色氨酸衍生物的融合产生了多种多样的骨架结构，包括Aspidosperma、Iboga和Corynanthe类型，并进一步被各种功能基团修饰。这种结构多样性赋予了它们丰富的药理特性，包括抗癌、抗疟疾、降压和镇痛等作用。这一家族包含许多高价值且临床不可或缺的药物，其中最著名的是从Catharanthus roseus中分离出的二聚体抗癌药物长春碱和长春新碱[4]、[5]。这些基于MIAs的治疗药物通过抑制微管形成来干扰白血病和淋巴瘤等癌症的细胞分裂，为几代化学家和药理学家提供了研究灵感。

正是这种复杂的结构使得它们的化学合成变得极具挑战性。像长春碱这样的分子由于其多个立体中心和密集的桥接环系统，通常需要数十个步骤才能完成全合成，且总产率较低，因此在大规模生产上不具经济可行性。因此，这些珍贵化合物的获取历来依赖于直接从植物中提取，或最近采用先进的生物技术方法[6]、[7]、[8]、[9]。Melodinus axillaris是一种原产于中国的夹竹桃科攀缘灌木，是这类独特且具有生物活性的MIAs的丰富来源，使其成为发现新先导化合物的重要植物，尤其是在肿瘤学领域[10]、[11]、[12]。

在我们持续努力从M. axillaris中寻找新型高效抗肿瘤先导化合物的过程中，我们成功从中分离出了二十种MIAs[13]。值得注意的是，meloaxilines A-E（1–5）是首次报道的单萜类吲哚生物碱中N₄–C₃键断裂的实例。后续的生物学评估表明，化合物1–20表现出显著的抗结直肠癌活性，尤其是化合物1能够诱导铁死亡，显著抑制HCT116细胞的生长。本文描述了化合物1–5的分离和结构鉴定过程。

实验方法

一般实验程序

核磁共振（NMR）光谱是在Bruker AVANCE III HD 600 MHz光谱仪（Bruker BioSpin，瑞士费兰登）上使用四甲基硅烷（TMS）作为内标进行的。高分辨率液相色谱-质谱（LC–HR–MS）分析是在Ultimate 3000 UHPLC系统上进行的，该系统连接了一个Q Exactive质谱仪（Thermo Fisher Scientific，美国加州）。光学旋转度使用MCP-200偏振仪（Anton Paar，奥地利格拉茨）进行测定。电子圆二色性（ECD）光谱也在此过程中获得。

结构鉴定

M. axillaris

的DCM（CH?Cl?）提取物经过硅胶柱层析分离，得到六个组分（Fr. 1–Fr. 6）。为了加快每个组分的筛选和结构预测，采用了HSQC-DeepSAT分析[14]。基于这一预测，选择Fr. 3进行深入纯化，最终发现了二十种单萜类吲哚生物碱（图1）。

meloaxiline A（1）以黄色粉末形式分离出来，其分子式为C₂₁H₂₆N₂O₃。

结论

总之，从Melodinus axillaris中发现了五种前所未有的单萜类吲哚生物碱meloaxilines A–E（1–5），并提出了一个合理的生物合成途径。这一发现显著扩展了MIAs类的结构多样性。生物学评估显示，化合物1具有最强的活性，在2D单层培养和3D球形类器官模型中均能显著抑制HCT116细胞的增殖和迁移。进一步的机制研究……

作者贡献声明

杜凯成：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，项目管理，方法学研究，资金获取，数据管理，概念构思。李国昌：撰写 – 原稿，验证，研究，数据管理。李玉航：研究，数据分析。徐迅波：研究，数据管理。华慧明：撰写 – 审稿与编辑，方法学研究。孔卡提塔姆·维鲁恩：撰写 – 审稿与编辑，资金获取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：82574289）、辽宁省教育厅2024年和2025年的科学基金（项目编号：L212510163008）以及辽宁省博士科学研究基金（项目编号：2025-BS-729和2025-BS-745）的支持。特别感谢Ratchadaphiseksomphot捐赠基金对天然产物老化与慢性疾病卓越中心的支持。