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本论文分为两大部分,第一部分是研究四个海洋真菌(No.1893,No.3895,SBE-3,ZZF-60)的代谢产物,对抗肿瘤活性的mycoepoxydiene进行催化氢化得到两个新化合物,优化真菌No.1893产mycoepoxydiene的培养基;第二部分使用量化计算方法初步研究海洋真菌No.1893、Xylariasp.(No.2508)活性产物的构效关系。论文第一章至第四章属于第一部分内容,论文第五章至第六章属于第二部分内容。
第一章.阐明了海洋真菌是一个极有前景的药物新来源,目前已经从海洋真菌中筛选分离得到抗肿瘤、酶抑制剂、抑制细菌等活性新化合物。在后基因组时代,开展海洋真菌次生代谢产物的研究,对发现治疗人类各种疾病的药物具有重大意义。
第二章.研究海洋真菌No.1893代谢产物,从中分离得到14个已知化合物,其中化合物mycoepoxydiene(1893C)表现出显著的抗肿瘤活性。对其进行了催化氢化,得到两个新化合物hexahydromycoepoxydiene(1893D),(+)-deacetylhexahydromycoepoxydiene(1893E),其结构通过波谱、单晶X-ray衍射等手段表征。化合物1893C、1893D、1893E体外对HeLa细胞的IC50分别为5.5,100,50μg/ml。
第三章.对海洋真菌No.1893培养基的发酵条件进行优化。先通过Plackett-Burman设计筛选出培养基中对真菌No.1893产mycoepoxydiene的主要影响因素为pH值、蛋白胨浓度和葡萄糖浓度;后通过Box-Behnken设计及响应面分析法得到最优条件:葡萄糖浓度12.5g/L,蛋白胨浓度0.13g/L,pH6.6,使mycoepoxydiene的发酵浓度从6.0mg/L提高到23.5mg/L,增加了近四倍。这将为深入研究mycoepoxydiene的药理活性提供稳定的保障。
第四章.对三种海洋真菌No.3895,SBE-3和ZZF60代谢产物进行研究。从这些真菌中分离到14个已知化合物,其中4个环二肽、丁二酸及piliformicacid等,还有两个化合物尚未确定结构。另外对海洋真菌SBE-3的低极性部分进行GC-MS分析,主要成分是:十四碳酸甲酯、12-甲基-十八碳酸甲酯、十六碳酸甲酯、(Z)-9-十八烯酸甲酯、14-甲基十五烷酸甲酯和十八烷酸甲酯。
第五章.用量化从头算的方法研究化合物1893C~E的电子结构与抗肿瘤活性的关系,首次从理论化学的角度解释各化合物的活性差异,为进一步研究此类化合物的药理活性提供理论指导:首先通过HF、DFT/B3LYP计算的优化构型与单晶比较,确定DFT/B3LYP是合适的计算方法。其次讨论了DFT/B3LYP计算的优化构型、原子电荷分布、前线分子轨道等。最后将量化参数与化合物的抗肿瘤活性相关,发现各化合物的前线轨道能级,内酯的β-C原子上所带电荷等量化参数与活性显著相关,表明化合物的内酯为其抗肿瘤的活性部位,为结构修饰提供理论上的指导。
第六章.用量化半经验计算方法研究化合物2508A~F的电子结构与其药理活性的关系,首次从理论化学的角度解释各化合物的活性差异,为进一步研究此类化合物的药理活性提供理论指导:首先通过半经验AM1、MNDO、PM3方法的优化构型与单晶比较,确定PM3是合适的计算方法。其次讨论了PM3计算的优化构型、原子电荷分布、前线分子轨道等。最后将量化参数与化合物的活性进行相关,发现化合物2508A~D的分子体积、ELUMO、CLogP等量化参数与其抑制乙酰胆碱酯酶的活性显著相关;化合物2508B、2508A、2508F的分子体积、EHOMO、CLogP等量化参数与其对L-typeCa2+通道的阻抗活性显著相关。另外通过DFT/B3LYP方法,从前线轨道能级、二阶稳定化能、溶剂化自由能、化合物总能量及其热力学函数的比较,化合物2508B比2508C要稳定;室温下2508C在DMSO中异构为2508B是一个放热、自发、熵增大的反应,其△G为-17.389kJ/mol。