海藻來源海洋真菌的活性天然產物研究進展

金黎明，包艷春，張麗影，趙　晶，權春善

(大連民族大學 生命科學學院，遼寧 大連 116605)

?

海藻來源海洋真菌的活性天然產物研究進展

金黎明，包艷春，張麗影，趙晶，權春善

(大連民族大學 生命科學學院，遼寧 大連 116605)

近年來，海洋真菌因其能夠產生大量結構新穎、活性顯著的代謝產物而受到廣泛關注，海藻來源真菌是其中重要的一類。對2014年以來發表的從海藻來源的海洋真菌中新發現的一些活性天然產物，按照來源海藻的類型(紅藻、綠藻、褐藻)進行了分類，并就其化合物結構式和生物活性進行了概述和分析，為海藻來源海洋真菌活性天然產物的進一步研究開發提供參考。

海洋真菌；海藻；天然產物；活性

海洋真菌是海洋微生物的重要類群，近年來，海洋真菌的次生代謝產物由于具有結構多樣、生物活性豐富、“創新指數”高、產量大等特點，已經成為化學、生物學、藥學等領域關注的焦點[1-3]。近20年來，已報道的海洋真菌次級代謝產物的種類和數量呈快速上升的趨勢，目前，已發現了幾千種新的次級代謝產物，包括生物堿、聚酮、多肽、萜、甾、大環內酯等多種結構類型。其中許多代謝產物具有較強的抗菌、抗炎、抗病毒、抗腫瘤、抗污損和酶抑制等活性。據不完全統計，2010年1月-2013年2月已報道的895個海洋微生物新天然產物，其中576個來源于海洋真菌，占64 %[4]。

大多數海洋真菌與宿主共生，如海藻、紅樹林、海綿、珊瑚、海星、海葵、海草等，并可以從宿主中分離出來。其中，“海藻真菌”(AlgicolousFungi)是重要的一類，約占全部海洋真菌的三分之一[5]。一般的海藻真菌是指宿主為海洋藻類(主要是紅藻、綠藻、褐藻)的真菌[6]，目前國內外對于海藻真菌的研究也多集中于這幾類。

本文按照海藻的類型進行分類，綜述了2014年以來發表的海藻來源海洋真菌的新的活性天然產物，主要介紹天然產物的結構和生物活性。對于化合物結構式曾有文獻報道的，以及雖是初次發現的新化合物但是沒有生物活性的，本研究尚未包括在內。

1　紅藻來源的海洋真菌活性天然產物

Alarif等[7]從沙特阿拉伯吉達紅海岸的鈍形凹頂藻中分離得到一種新的倍半萜 (化合物1)，具有很強的抗真菌活性，其對白色念珠菌、熱帶假絲酵母菌、黃曲霉、黑曲霉的MIC值分別為2.92, 2.10, 2.92, 6.5 μg·mL-1。

Li X等[8]從福建平潭島角叉菜中獲得的一株真菌Penicilliumechinulatumpt-4中分離出一個新的混源萜arisugacin K (化合物2)，它對大腸桿菌具有抑制作用，在每盤30 μg的濃度下，抑菌圈為8 mm。

Fang W等[9]從西沙群島腔節藻屬中獲得的真菌AspergillusochraceusJcma1F17中分離出一個新的苯酰基倍半萜(化合物3)，其對10 種癌細胞株(K562, H1975, U937, Molt-4, BGC-823, HL60, MCF-7, A549, Hela和Huh-7)顯示出顯著的細胞毒活性，IC50值為1.95～6.35 μM。此外，還對EV71和 H3N2具有抗病毒活性。

Liu H等[10]從山東榮成的海洋紅藻Pterocladiellatenuis中分離出一株真菌PenicilliumchermesinumEN-480，從其代謝產物中發現了2個新的螺環混源萜Chermesins A和B (化合物4-5)，對白色念珠菌、大腸桿菌、藤黃微球菌和溶藻弧菌都具有一定的抑菌活性，MIC值為8～64 μg·mL-1。

Zhang P小組從青島海岸采集的紅藻——帶形蜈蚣藻中分離出一株真菌PaecilomycesvariotiiEN-291，在其代謝產物中發現了一系列新的化合物。包括：兩種丁烯羥酸內酯butyrolactone IX (化合物6)和aspulvinone O (化合物7)，具有清除DPPH自由基的活性，其IC50分別為186.3，11.6 μM[11]；一種結構獨特的3H-二氫二苯惡庚英生物堿varioxepine A (化合物8)，具有廣泛的抗菌活性，對嗜水氣單胞菌、金黃色葡萄球菌、鰻弧菌、大腸桿菌、藤黃微球菌、哈氏弧菌、副溶血性弧菌的MIC值為16～64 μg·mL-1，對植物病原菌禾谷鐮孢菌的MIC值為4 μg·mL-1[12]；兩種二酮哌嗪類生物堿varioloids A 和varioloids B (化合物9-10)，對禾谷鐮孢菌的MIC值分別為8，4 μg·mL-1[13]；2種異戊烯吲哚生物堿，dihydrocarneamide A (化合物11) 和 iso-notoamide B (化合物12)，對NCI-H460細胞系具有細胞毒活性，IC50分別為69.3，55.9 μM[14]。此外，還從煙臺采集的紅藻Polysiphoniascopulorum中分離出海洋真菌AspergillusnidulansEN-330，發現了兩種新的化合物，含氯的吲哚二萜19-羥基震顫霉素A (化合物13)和無氯衍生物19-羥基震顫霉素E (化合物14)，對鰓足蟲具有細胞毒活性，LD50分別為3.2，4.6 μM，對水生病原菌(遲鈍愛德華菌、鰻弧菌)及人類病原菌(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌)的MIC值為16～64 μg·mL-1。其中含氯的化合物13比不含氯的化合物14顯示出較高的活性，提示氯原子具有重要的作用[15]。

化合物1-14的結構式如圖1。

圖1　化合物1-14的結構式

2　綠藻來源的海洋真菌活性天然產物

Chen C等[16]從一種格孢菌中分離出四種新的混源倍半萜，pleosporallin A-D (化合物15-18)和一種新的醌類化合物pleosporallin E (化合物19)，菌株來源于中國南海猴島采集的條滸苔樣品。化合物18和19對細菌性潰瘍病菌和假絲酵母的MIC值分別為9.48 ，7.44 μg·mL-1。化合物15-17對脂多糖誘導的鼠巨噬細胞系RAW264.7的細胞內IL-6的產生具有抑制作用，提示其具有抗炎作用。

Liu X等[17]從舟山群島的刺松藻中從分離出一株真菌Aspergillusustuscf-42，能夠生成一種新的麥角固醇衍生物，isocyathisterol (化合物20)。其對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有一定的抑制作用，在每盤30 mg的濃度下，抑菌圈分別為5.7，6.7 mm。

Li X等[18]從青島刺松藻中分離出一株海洋真菌——草酸青霉菌PenicilliumoxalicumEN-290，從其乙酸乙酯提取物中發現了一種新的次級代謝產物(化合物21)，它對金黃色葡萄球菌的抑制作用(MIC=2.0 μg·mL-1)要高于對照氯霉素(MIC=4.0 μg·mL-1)。此外，它還對能夠引起有害藻花的新月菱形藻具有抑制作用，在20，10，5 μg·mL-1質量濃度下的抑菌圈直徑分別為20，16，10 mm。到目前為止，這種類型的抗藻花代謝產物只在海藻來源的草酸青霉菌中被發現，有可能是這種真菌對抗環境壓力和生存威脅的防御機制。

化合物15-21的結構式如圖2。

圖2　化合物15-21的結構式

3　褐藻來源的海洋真菌活性天然產物

Li X等[19]從海洋褐藻來源真菌AspergilluswentiiEN-48中分離出一種新的苯甲酰胺衍生物(化合物22)，具有顯著的清除DPPH自由基的活力，IC50值為5.2 μM，遠高于對照BHT (IC50= 36.9 μM)。

有報道，從德國黑爾戈蘭島的馬尾藻中分離出兩種曲霉(AspergillusBM-05和AspergillusBM-05ML)，其聯合培養后的提取物中含有一種新的環三肽，psychrophilin E (化合物23)。MTT法測定結果顯示，其對腫瘤細胞K562、HCT116、A2780和A2780CisR具有體外抗增殖的作用，IC50分別為67.8，28.5，27.3，49.4 μM[20]。將兩種真菌聯合培養以獲得新的化合物是目前研究的一種新方法。

Zhuravleva等[21-22]從日本海的褐藻Sargassummiyabei表面分離出兩種青霉(PenicilliumthomiiKMM 4645和PenicilliumlividumKMM 4663)，從它們的乙酸乙酯提取物中得到一系列新的活性產物。其中包括5種聚酮類化合物sargassopenillines A-G (化合物24-28)。化合物24，27來源自PenicilliumthomiiKMM 4645，化合物25-28來源自PenicilliumlividumKMM 4663。化合物25能夠抑制JB6 Cl41細胞系中致癌細胞核因子AP-1的轉錄活性，作用12 h后IC50值達到15 μM。化合物27顯示出對淋巴細胞的細胞毒活性，IC50值為38 μM。化合物26和28在10 μM濃度條件下能夠抑制CD-1鼠腹腔巨噬細胞的粘附(抑制率達到30 %～40 %)。化合物24和27顯示出對DPPH自由基的清除能力，IC50分別為100，50 μM[21]。另外，還包括7種新的混源萜(化合物29-35)，其中化合物29、34、35來源自PenicilliumthomiiKMM 4645，化合物30-35來源自PenicilliumlividumKMM 4663。化合物29，30，34和35能夠抑制JB6 Cl41細胞系中AP-1的轉錄活性。化合物29-35對1,3-β-D-葡萄糖內切酶(提取自海洋軟體動物北寄貝晶桿)顯示出顯著的抑制活性[22]。

化合物22-35的結構式如圖3。

圖3　化合物22-35的結構式

4　結論與展望

基于以上文獻，海藻來源海洋真菌的活性天然產物按照來源的分類示意如圖4。從圖4可以看出，35種新報道活性產物中，海洋真菌的主要來源為紅藻、綠藻、褐藻，分別占40 %、20 %和40 %。

圖4　海藻來源海洋真菌的活性天然產物

海藻來源海洋真菌的活性天然產物按照結構類型的分類示意如圖5。從圖5可以看出，萜類、聚酮類、生物堿類占的比例較大，分別為51 %、17 %和17 %；內酯、肽類、甾類化合物分別為6 %、6 %和3%，這與Rateb等人[23]的統計結果較為相似。可以看出，海藻真菌次級代謝產物的化學結構類型已經擺脫了陸生生物代謝產物的束縛，其結構骨架新穎、種類多樣，并有雜原子(如氯，見化合物13)取代，這些結構特點與其特殊的生存環境有關，并在宿主生長發育、防御、攻擊(如化合物21)等方面起著重要作用[6]。

圖5　海藻來源海洋真菌的活性天然產物

海藻來源海洋真菌的活性天然產物按照活性分類示意如圖6。從圖6可以看出，具有抗菌性的最多，占43 %；其次是細胞毒活性，占26 %；具有抗炎和抗氧化作用的分別占8 %、9 %，其他為14 %。

圖6　海藻來源海洋真菌的活性天然產物

Blunt等[24]對海洋天然產物進行了分析，研究發現具有分子量(MW)<400和疏水性參數(clogP)<4特征的海洋真菌來源代謝產物所占的比例最高，表明其具有顯著的口服生物利用度，成藥的潛力大。近年來雖然從海洋真菌中得到的結構新穎的活性天然產物的數量很多，但并未有正式上市的藥物[25]。此外，對海洋真菌來源的化合物活性多集中在抗菌和細胞毒活性研究方面，而活性功能的評價還相對單一。因此，對于海洋真菌活性物質的研究開發還有很長一段路要走。相信隨著分子生物學、宏基因組學和組合生物合成等技術的進步，可以實現從海洋真菌中分離得到低毒、高效、作用靶點獨特的新型藥物并實現規模化生產[26]。

[1] SCHUEFFLER A, ANKE T. Fungal natural products in research and development[J].Nat Pro Rep, 2014, 31： 1425-1448.

[2] BLUNT J W, COPP B R, KEYZERS R A, et al. Marine natural products[J]. Nat Prod Rep ，2015, 32：116-211.

[3] CHEN G, WANG H, PEI Y. Secondary metabolites from marine-derived microorganisms[J]. J Asian Nat Prod Res, 2014, 16(1):105-122.

[4] 趙成英,朱統漢,朱偉明.2010～2013之海洋微生物新天然產物[J].有機化學,2013,33:1195-1234.

[5] KOHLMEYER J, KOHLMEYER E. Marine mycology: the higher fungi[M]. New York:Academic Press, 1979:704-705.

[6] 賈鐵爭,劉紅兵,方玉春,等.海藻真菌次級代謝產物研究進展[J].中國抗生素雜志,2006,31(6):328-345.

[7] ALARIF W M, AL-FOOTY K O, ZUBAIR M S, et al.The role of new eudesmane-type sesquiterpenoid and known eudesmane derivatives from the red algaLaurenciaobtusaas potential antifungal-antitumour agents[J].Nat Prod Res,2015,20:1-6.

[8] LI X,MIAO F,LIANG X, et al. Meroterpenes from an algicolous strain ofPenicilliumechinulatum[J]. Magn Reson Chem,2014,52：247-250.

[9] FANG W,LIN X,ZHOU X, et al. Cytotoxic and antiviral nitrobenzoyl sesquiterpenoids from the marine-derived fungusAspergillusochraceusJcma1F17[J]. Med Chem Commun,2014,5：701-705.

[10] LIU H, LI X, LIU Y, et al. Chermesins A-D: meroterpenoids with a drimane-type spirosesquiterpene skeleton from the marine algal-derived endophytic fungus penicillium chermesinum EN-480[J]. J Nat Prod, 2016,79(4):806-811

[11] ZHANG P,LI X,WANG J, et al. New butenolide derivatives from the marine-derived fungusPaecilomycesvariotiiwith DPPH radical scavenging activity[J]. Phytochem Lett,2015,11：85-88.

[12] ZHANG P,MANDI A,LI X, et al. Varioxepine A, a 3H-oxepine-containing alkaloid with a new oxa-cage from the marine algal-derived endophytic fungusPaecilomycesvariotii[J]. Org Lett,2014,16：4834-4837.

[13] ZHANG P,LI X, WANG J, et al.Oxepine-containing diketopiperazine alkaloids from the algal-derived endophytic fungusPaecilomycesvariotiiEN-291[J]. Helvetica Chimica Acta,2015,98：800-804.

[14] ZHANG P, LI X, WANG J, et al. Prenylated indole alkaloids from the marine-derived fungusPaecilomycesvariotii[J]. Chinese Chemical Letters,2015,26(3):313-316.

[15] ZHANG P, LI XM,LI X, et al. New indole-diterpenoids from the algal-associated fungusAspergillusnidulans[J]. Phytochemistry Letters,2015,12:182-185.

[16] CHEN C, ZHOU Y, LIU X,et al. Antimicrobial and anti-inflammatory compounds from a marine fungus,Pleosporalessp[J]. Tetrahedron Letters,2015,56(45):6183-6189.

[17] LIU X,MIAO F,LIANG X, et al. Ergosteroid derivatives from an algicolous strain ofAspergillusustus[J]. Nat Prod Res,2014, 28：1182-1186.

[18] LI X, LI X, ZHANG P, et al. A new phenolic enamide and a new meroterpenoid from marine alga-derived endophytic fungusPenicilliumoxalicumEN-290[J]. J Asian Nat Prod Res,2015,17(12):1204-1212.

[19] LI X, LI X, Xu G, et al. Antioxidant metabolites from marine alga-derived fungusAspergilluswentiiEN-48[J]. Phytochem Lett,2014,7：120-123.

[20] EBADA S, FISCHER T, HAMACHER A, et al. Psychrophilin E, a new cyclotripeptide, from co-fermentation of two marine alga-derived fungi of the genusAspergillus[J]. Nat Pro Rep,2014,28(11):776-781.

[21] ZHURAVLEVA O I, SOBOLEVSKAYA M P, AFIYA-TULLOV S S, et al. Sargassopenillines A-G, 6,6-spiroketals from the alga-derived fungiPenicilliumthomiiandPenicilliumlividum[J]. Mar Drugs, 2014,12：5930-5943.

[22] ZHURAVLEVA O I, SOBOLEVSKAYA M P, LESHCHNKO E V, et al. Meroterpenoids from the alga-derived fungiPenicilliumthomiimaire andPenicilliumlividumwestling[J]. J Nat Prod, 2014,77：1390-1395.

[23] RATEB M E, EBEL R. Secondary metabolites of fungi from marine habitats[J]. Nat Prod Rep, 2011,28：290-344.

[24] BLUNT J W, COPP B R, MUNRO M H G, et al. Marine natural products[J]. Nat Prod Rep,2011,28:196-268.

[25] MHOFF J F. Natural products from marine fungi—still an underrepresented resource[J]. Mar Drugs,2016,14：1-19.

[26] DUARTE K, ROCHA-SANTOS T A P, FREITAS A C, et al. Analytical techniques for discovery of bioactive compounds from marine fungi[J]. Trends Anal Chem,2012,34:97-110.

(責任編輯鄒永紅)

Research Progress on Active Natural Products of Alga-derived Marine Fungi

JIN Li-ming, BAO Yan-chun, ZHANG Li-ying, ZHAO Jing, QUAN Chun-shan

(School of Life Science, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)

In recent years, marine fungi have gained considerable recognition as they can produce many natural products with novel structures and interesting biological and pharmacological properties. Alga-derived marine fungi are one of the most important type of them. This review partially summarized the new bioactive compounds from alga-derived marine fungi with classification according to the types of alga (red alga, green alga, brown alga) reported from 2014 to the present. Their chemical structures and biological activities were introduced. This review provided references for further research on active natural products of alga-derived marine fungi.

marine fungi; alga; natural products; activities

2096-1383(2016)05-0457-05

2016-04-22；最后

2016-05-16

國家自然科學基金項目(21272031)；中央高校基本科研業務費專項資金資助項目(DC201501020302，DC201502020201)。

金黎明(1979-)，女，朝鮮族，黑龍江牡丹江人，副教授，博士，主要從事海洋微生物研究。

Q949.321

A