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科研進(jìn)展
昆明植物所在新型免疫抑制活性微量植物二倍半萜的發(fā)現(xiàn)與全合成中取得重要進(jìn)展 文章來(lái)源:植化室 | 發(fā)布時(shí)間:2025-01-22 | 作者:鄭瑜 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 植物天然產(chǎn)物經(jīng)自然界長(zhǎng)期進(jìn)化選擇,結(jié)構(gòu)新穎、功能多樣,是創(chuàng)新藥物發(fā)現(xiàn)的重要源泉。然而,復(fù)雜天然產(chǎn)物在植物中往往存在含量較低、分離難度大、結(jié)構(gòu)確證困難等問(wèn)題,難以開(kāi)展深入的藥理學(xué)研究,這也成為復(fù)雜活性天然產(chǎn)物向新穎先導(dǎo)分子轉(zhuǎn)化的主要瓶頸之一。 二倍半萜(Sesterterpenoids)由5個(gè)異戊二烯單元組成,是萜類(lèi)天然產(chǎn)物中數(shù)量最少的一個(gè)亞類(lèi),其結(jié)構(gòu)新穎復(fù)雜、生物活性廣泛,目前全世界僅報(bào)道了1400余個(gè),絕大多數(shù)來(lái)源于海洋生物,而植物來(lái)源的二倍半萜僅有約200個(gè)。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所植物化學(xué)與天然藥物全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黎勝紅研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于新穎結(jié)構(gòu)植物二倍半萜天然產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)、生物功能、生物合成、結(jié)構(gòu)修飾與化學(xué)合成及創(chuàng)新藥物研究(Angew. Chem. Int. Ed.?2010,?49,4471;?Angew. Chem. Int. Ed.?2021,?60,25468;?Plant Cell?2016,?28,804;?Adv. Sci.?2025,2415370;?Nat. Prod. Rep.?2021,?38,2293;?Plant Commun.?2021,?2,100233;?J. Med. Chem.?2024,?67,513;?Org. Lett.?2011,?13,1864;?Org. Lett.?2012,?14,5768;?Org. Lett.?2013,?15,1694;?Org. Lett.?2014,?16,6416;?Org. Lett.?2021,?23,2232;?Org. Chem. Front.?2022,?9,2209;?J. Org. Chem.?2020,?85,5511;?J. Org. Chem.?2021,?86,11169;?J. Org. Chem.?2024,?89,3652;?Chem. Commun.?2024,?60,10512)。近日,研究團(tuán)隊(duì)從唇形科單種屬藥用植物寬管花(Eurysolen gracilis)中首次發(fā)現(xiàn)一類(lèi)具有新穎雙環(huán)[3.2.0]庚烷核心骨架的微量二倍半萜,并基于生源啟發(fā)的光化學(xué)反應(yīng)完成該家族9個(gè)二倍半萜的集群式不對(duì)稱(chēng)全合成,在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)該類(lèi)獨(dú)特天然產(chǎn)物的免疫抑制活性。 圖1. gracilisoids A-I (1-9)的化學(xué)結(jié)構(gòu) 首先,作者從云南德宏產(chǎn)寬管花(E. gracilis)中分離得到具有兩種不同類(lèi)型雙環(huán)[3.2.0]庚烷碳骨架(分別命名為新寬管花烷—neo-eurysolane I型和II型)二倍半萜gracilisoids B-E(2-5),以及它們的單環(huán)生物合成前體gracilisoid A(1)(圖1)。但由于該家族二倍半萜在植物中含量很低,成環(huán)方式和取代復(fù)雜,且含有6個(gè)連續(xù)的手性中心,其化學(xué)結(jié)構(gòu)和絕對(duì)構(gòu)型確證面臨很大困難,同時(shí)也難以開(kāi)展深入的藥理活性研究。因此,作者基于逆合成分析,從已知化合物12出發(fā),以15步的最長(zhǎng)線(xiàn)性步驟和20.4%的總產(chǎn)率完成了gracilisoid A(1)的首次不對(duì)稱(chēng)全合成(圖2)。隨后,基于生物合成途徑推測(cè),以gracilisoid A為底物,經(jīng)生源啟發(fā)的Norrish-Yang II型光環(huán)化/α-羥基酮重排串聯(lián)反應(yīng),立體選擇性地構(gòu)建了兩種雙環(huán)[3.2.0]庚烷核心骨架,再經(jīng)呋喃的仿生光氧化反應(yīng)發(fā)散性地完成了從植物中分離得到的二倍半萜gracilisoids B-E(2-5)以及推測(cè)的尚未從植物中分離到的新二倍半萜gracilisoids F-I(6-9)的首次全合成(圖3)。值得注意的是,作者通過(guò)UPLC-MS/MS分析發(fā)現(xiàn),化合物6-9作為更加微量的化學(xué)成分的確存在于寬管花葉的粗提物中。 圖2. gracilisoid A (1)的不對(duì)稱(chēng)全合成 圖3. gracilisoids B-I (2-9)的不對(duì)稱(chēng)全合成 活性篩選發(fā)現(xiàn),該家族植物二倍半萜均顯示出不同程度的免疫抑制活性,且對(duì)小鼠脾細(xì)胞無(wú)明顯細(xì)胞毒性。其中,化合物1、6和8活性最為顯著,對(duì)CD3/CD28單抗誘導(dǎo)小鼠T細(xì)胞分泌IFN-γ以及T細(xì)胞增殖都具有顯著抑制作用。Western blot分析表明,化合物6和8可能通過(guò)抑制STAT1和STAT3的磷酸化發(fā)揮免疫抑制作用(圖4)。該研究不僅首次發(fā)現(xiàn)該類(lèi)新穎結(jié)構(gòu)稀有植物二倍半萜天然產(chǎn)物,而且實(shí)現(xiàn)了其高效全合成,進(jìn)一步確定了其復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)和絕對(duì)構(gòu)型,同時(shí)也為其作為新型天然免疫抑制劑的研發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。 圖4. gracilisoids F (6)和H (8)的免疫抑制機(jī)制研究 近日,該成果以Discovery and Total Synthesis of a New Class of Minor Immunosuppressive Plant Sesterterpenoids為題發(fā)表在國(guó)際著名期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.,?2025,e202421497),并入選Very Important Paper(VIP)。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所鄭瑜博士、滕林琳博士和周婷婷博士為該論文的共同第一作者,黎勝紅研究員為通訊作者,中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所為第一單位。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(21937006、U23A20510、22101287)、云南省基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目(202401BC070016)、云南省興滇英才計(jì)劃“青年人才”專(zhuān)項(xiàng)(YNQR-QNRC-2022-0051)等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。 |
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