Penithoaustalides A?L：从土壤真菌Penicillium thomii KNI-73113中提取的austalide类半萜化合物，具有免疫抑制和抗炎作用

《Journal of Molecular Structure》：Penithoaustalides A?L, austalide meroterpenoids with immunosuppressive and anti-inflammatory activities from the soil fungus Penicillium thomii KNI-73113

从湖北土念珠菌Penicillium thomii KNI-73113中分离出12种新austalide类meroterpenoids（1-12）及4种已知化合物（13-16）。这些化合物具有5/6/6/6/6五环骨架和24β-甲基特征，其中1为首个C-22取代衍生物，2和3为首次发现C-21和C-1取代结构。药理测试显示多数化合物抑制淋巴细胞增殖，化合物2和3对ConA诱导的T细胞抑制活性显著（IC50分别为5.8和12 μM），化合物1和5对LPS激活的B细胞抑制效果明显（IC50分别为11和12 μM）。新化合物抗炎活性突出，3、7、8在巨噬细胞模型中IC50达18-20 μM。

　　

余晓坤|秦春伦|周银辉|李万鹏|常金玲|周婷|金安|阮汉利

华中科技大学同济医学院药学院，湖北天然药物化学与资源评价重点实验室，武汉430030，中国

摘要

从土壤真菌Penicillium thomii KNI-73113中分离出了12种新的austalide半萜类化合物，命名为penithoaustalides A?L（1?12），以及4种已知的类似物（13?16）。结构鉴定依赖于NMR、HRESIMS、ECD和单晶X射线分析的详细解析。这些代谢物具有特征性的5/6/6/6/6五环骨架和24β-甲基构型，但在羟基化模式和立体化学上存在差异。值得注意的是，1是首个在C-22位被取代的变体，而2和3分别在C-21和C-1位引入了新的官能团。基因组分析鉴定出一个生物合成基因簇，支持了1的生物合成途径。免疫药理学研究表明，大多数新化合物具有抑制淋巴细胞增殖的作用：化合物2和3优先抑制ConA诱导的T细胞扩增（IC₅₀ = 5.8和12 μM），而1和5对LPS激活的B细胞最有效（IC₅₀ = 11和12 μM）。此外，3、7和8显著减弱了RAW264.7巨噬细胞的炎症反应（IC₅₀ = 18?20 μM），凸显了这一尚未充分研究的半萜类化合物亚类的治疗潜力。

引言

半萜类化合物是一类结构多样的天然产物，由萜类和多酮类生物合成途径的结合产生[1,2]。它们广泛存在于植物、真菌和海洋生物中，具有显著的分子结构和广泛的生物活性，因此在天然产物化学和药物发现领域备受关注[1],[2],[3]。在半萜类化合物家族中，austalides是一类独特的亚类，其生物合成途径源自6-[(2E,6E)-farnesyl]-5,7-dihydroxy-4-methylphthalide，主要由Penicillium、Aspergillus和Diaporthe属的真菌产生[4,5]。自1981年首次发现austalides A?E以来，该家族已扩展到约51个成员，分为五种骨架亚型：5/6/6/6四环、5/6/6/6/6五环、5/6/6/6/7五环、5/6/6/6/6/5六环和5/6/6/6/5/6/5七环（包括24β-CH₃和24α-CH₃亚型）。值得注意的是，24β-CH₃ 5/6/6/6/6五环亚型目前仅有五个已知成员[6],[7],[8]。从药理学角度来看，austalides表现出多种生物活性，涵盖代谢、抗菌和抗癌领域[4,5,9]。例如，austalide P对α-葡萄糖苷酶具有显著的抑制作用（IC₅₀ = 910 ± 4 μM）[10]，austalides M、N和R对海洋来源的Roseobacter litoralis具有强抗菌活性（MIC = 0.001至0.1 μg/mL）[11]，austalide Z对Caco-2癌细胞系具有中等毒性（IC₅₀ = 51.6 μg/mL）[9]。Diaporaustalides B和E能显著抑制LPS诱导的B细胞增殖（IC₅₀ = 6.7和3.8 μM）[4]，而austalides B和U对A型H1N1病毒具有抗病毒活性（IC₅₀ = 90和99 μM）[12]。尽管具有这些有前景的活性，但对austalides的免疫调节和抗炎特性的系统研究仍然有限。

Penicillium属是austalides的重要来源，已鉴定出15个具有不同活性的成员，其活性范围从抑制破骨细胞分化到拮抗AP-1转录因子[7,8,13]。然而，Penicillium属衍生的austalides的结构和药理学特性，尤其是罕见的24β-CH₃五环变体，仍很大程度上未被探索。这激发了我们对Penicillium thomii KNI-73113的研究，该菌株是从中国湖北省神农架采集的 medicinal plant Pyrrosia lingua 的根际分离得到的。初步的代谢组学分析显示了与austalide发色团一致的紫外特征（230和270 nm），基因组分析鉴定出了一个完整的生物合成基因簇。基于这些发现，对该菌株进行了全面的化学研究，发现了12种新的24β-CH₃ 5/6/6/6/6五环austalides（1?12）以及4种已知的类似物（13?16）。这些新化合物在羟基取代基的位置和立体化学上存在差异。特别是，化合物1是首个在C-22位带有取代基的5/6/6/6/6五环austalide，而化合物2和3分别是首个在C-21和C-1位带有取代基的例子。大多数新化合物表现出显著的免疫抑制和抗炎活性。本文详细描述了这些austalide半萜类化合物的分离、结构鉴定和生物活性评估。

实验方法

通用实验方案

NMR光谱（1D和2D）是在Bruker AM-400光谱仪和配备液氮低温探头的Bruker NEO-400光谱仪上记录的，使用四甲基硅烷（TMS）作为内标。¹H和¹³C NMR的化学位移根据残余溶剂信号进行校准（CDCl₃：δ_H 7.26/δ_C 77.16；CD₃OD：δ_H 3.31/δ_C 49.00；DMSO-d₆：δ_H 2.50/δ_C 39.52）。特定旋转角在PerkinElmer 341旋光仪上测量。紫外光谱使用PerkinElmer Lambda-25仪器获得。

结构鉴定

Penithoaustalide A（1）以白色针状晶体形式获得，分子式为C₂₅H₃₂O₆，基于准分子离子峰m/z 451.2099 [M?+?Na]⁺（计算值：451.2097），通过HRESIMS数据确认含有十个不饱和度。化合物1的¹H NMR数据（表1）显示了五个甲基的特征信号，分别位于δ_H 2.07（s, H₃-23）、1.31（s, H₃-24）、1.14（s, H₃-26）、1.04（s, H₃-25）、0.66（s, H₃-27）；以及一个甲氧基位于δ_H 4.29（s, H₃-28）；还有五个亚甲基（其中一个）。

结论

总结来说，从Penicillium thomii KNI-73113真菌中分离出了12种以前未描述的austalides，命名为penithoaustalides A–L（1–12）。其中，2和3对ConA刺激的T细胞增殖具有显著的抑制作用，IC₅₀值分别为5.8和12 μM；1和5对LPS诱导的B细胞增殖具有显著的抑制作用，IC₅₀值分别为11和12 μM。分子对接模拟显示1可以与

CRediT作者贡献声明

余晓坤：撰写——初稿、软件、方法学、实验设计、数据分析。秦春伦：实验设计、数据分析。周银辉：软件、实验设计。李万鹏：软件、数据分析。常金玲：软件、数据分析。周婷：软件。金安：撰写——审稿与编辑、资源整理。阮汉利：撰写——审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、方法学研究、资金申请。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：22477035）的支持。我们感谢华中科技大学分析测试中心的工作人员收集光谱数据，同时感谢华中科技大学的熊朝梅教授提供NMR数据，以及华中师范大学的孟向高先生提供的X射线分析支持。