КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-74-10014

НазваниеМорские грибы-микромицеты - перспективный источник биоактивных молекул

РуководительЖуравлева Олеся Игоревна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет", Приморский край

Срок выполнения при поддержке РНФ 07.2019 - 06.2022 

КонкурсКонкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-110 - Общая и молекулярная микробиология; вирусология

Ключевые словаБиоактивные молекулы, вторичные метаболиты, морские природные соединения, морские грибы, противовоспалительная активность, цитотоксическая активность, противоопухолевая активность

Код ГРНТИ31.23.00


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Известно, что около 60% лекарственных препаратов создано на основе молекул, синтезированных самой природой. Одним из подходов к созданию новых лекарственных препаратов, является поиск молекул-лидеров среди природных соединений, проявляющих желаемую биологическую активность, с последующей возможной их химической модификацией, позволяющей повысить терапевтический индекс. Поэтому, поиск новых биологически активных природных соединений является важной фундаментальной задачей на пути к созданию лекарственных средств. Выполнение этого проекта позволит охарактеризовать биосинтетический потенциал грибов, растущих в морской среде обитания, а также выявить лидерные молекулы для дальнейшей разработки на их основе новых антибиотиков и противоопухолевых соединений. Для вторичных метаболитов грибов, выделенных в рамках проекта, будут впервые получены данные об их антимикробной активности, а также цитотоксичности в отношении урогенитальных опухолей человека и ряда неопухолевых клеток, что позволит выбрать наиболее перспективные соединения для дальнейшей разработки лекарственных препаратов. Результаты исследований, планируемых в рамках данного проекта, существенно расширят арсенал природных соединений новыми вариантами химических структур, многие из которых не имеют аналогов среди биоактивных метаболитов, выделенных из наземных источников. Это позволит охарактеризовать биосинтетические возможности морских грибов и целенаправленно использовать их в качестве продуцентов для получения новых вариантов биоактивных соединений. Таким образом, в нашем распоряжении окажется доступный и возобновляемый источник новых природных соединений, обладающих антимикробной и противоопухолевой активностью.

Ожидаемые результаты
Проект предусматривает выделение и установление строения нескольких десятков индивидуальных соединений (в том числе не менее двадцати новых) в результате культивирования штаммов грибов-микромицетов, полученных из различных морских источников. Будут получены данные о противомикробном действии выделенных соединений как непосредственно в отношении наиболее типичных представителей грамположительных и грамотрицательных бактерий, дрожжевых и мицелиальных грибов (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Candida albicans, Aspergillus niger), так и через ингибирование некоторых специфичных микробиальных ферментов (сортаза, уреаза). Будут получены данные по антирадикальной активности всех выделенных соединений. Будут получены данные о противоопухолевой активности выделенных соединений в отношении ряда клеточных линий рака простаты человека, в том числе лекарственно-устойчивых. Для наиболее перспективных соединений будут получены данные о механизме их цитотоксического действия, а также их влияния на индукцию аутофагии. Результаты исследований существенно расширят арсенал природных соединений-антибиотиков, а также соединений с противоопухолевой активностью в отношении рака простаты человека. Некоторые из этих соединений могут стать основой для создания лекарственных препаратов.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В период с 09 июля 2019 года по 15 мая 2020 года в рамках проекта «Морские грибы-микромицеты – перспективный источник биоактивных молекул» №19-74-10014 были выполнены следующие научно-исследовательские работы: Проведен скрининг антимикробной активности 42 штаммов грибов морских источников обитания из Коллекции морских микроорганизмов (КММ) ТИБОХ ДВО РАН и коллекции Нячангского института научных исследований и прикладных технологий (Нячанг, Вьетнам) в отношении пяти условно-патогенных тест-культур. Выявлены семь грибных штаммов – перспективных источников веществ с высокой антибиотической активностью. Экстракты грибов также были проанализированы методом тонкослойной хроматографии. Были подобраны условия препаративного культивирования грибов-микромицетов Asteromyces cruciatus (бурая водоросль Sargassum pallidum, Японское море) и Penicillium attenuatum КММ 4671 (грунт, Охотское море) и Aspergillus flaschentraegeri (неидентифицированная губка, Южно-Китайское море), работа с которыми запланирована в 2020-2021 году. Деcять новых дитерпеновых гликозидов виресценозидов Z9-Z18, а такжеьтри известных аналога и агликон виресценозида А были выделены из гриба Acremonium striatisporum KMM 4401, ассоциированного с голотурией Eupentacta fraudatrix. Соединения были получены при наращивании культуры гриба на среде, содержащей бромид калия. Структуры соединений были установлены методами одно и двумерной ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения. Виресценозид Z9 был структурно идентифицирован как альтрозид, имеющий агликон изопимарадиенового типа с дополнительными степенями окисления. Виресценозиды Z12-Z16 содержат в качестве углеводных компонентов уникальные метиловые эфиры альтруроновой кислоты в конформаций 4C1 и 1C4. Углеводная цепь виресценозида Z18 была структурно идентифицирована как метиловый эфир маннуроновой кислоты. Виресценозид Z10 в концентрации 10 мкМ снижал содержание АФК в макрофагах, стимулированных липополисахаридом (LPS), на 45%. Виресценозид Z13 и агликон виресценозида С в концентрации 1 мкМ индуцировали умеренное подавление продукции NO в LPS-стимулированных макрофагах на 20% и 23%, соответственно. Шесть новых сесквитерпеноидов каротановой группы, пилтунины A-F, а также известные соединения пенигрисацид D, (–)асперентин и 5ʹ-гидроксиасперентин были выделены из экстракта культуры нового гриба Penicillium piltunenseKMM 4668 с помощью различных хроматографических методов. Структуры соединений были установлены методами одно и двумерной ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения. Абсолютные стереоконфигурации соединений были установлены сравнением экспериментальных спектров КД, а также на основании биогенетических соображений. Пилтунин С является 13-гидроксипроизводным асптерровой кислоты. Пилтунины E и F содержат в своих структурах 9-ен-11-он и 6-ен-11-он хромофоры. Для пенигрисасида D была определена абсолютная конфигурация его асимметрических центров. Получены данные о цитотоксической, противоопухолевой, антибиотической и противовоспалительной активности выделенных соединений. Было показано, что пилтунин Е и 5ʹ-гидроксиасперентин вызывали значительное подавление продукции АФК на 35% и 40%, соответственно. Соединение 5ʹ-гидроксиасперентин подавляло продуцирование NO в LPS-стимулированных макрофагах при нетоксичной концентрации 1 мкМ. Уровень NO в этих клетках снизился на 24,1 ± 0,7% (р <0,05, критерий Стьюдента) по сравнению с контролем. Из этилацетатного экстракта гриба Aspergillus flocculosus, изолированного из образца грунта, собранного в заливе Нячанг (Южно-Китайское море, Вьетнам) были выделены и структурно идентифицированы два новых дримановых сесквитерпеноида, а также два известных родственных метаболита.

 

Публикации

1. - Найдены новые вещества с активностью против рака простаты Индикатор, - (год публикации - ).

2. - Ученые ДВФУ открыли новые соединения с гербицидным потенциалом из морского гриба Новости ДВФУ, - (год публикации - ).

3. Афиятуллов Ш.Ш., Журавлева О.И., Антонов А.С., Лещенко Е.В., Пивкин М.В., Худякова Ю.В. Денисенко В.А., Пислягин Е.А., Ким Н.Ю., Бердышев Д.В., Амсберг Г., Дышловой С.А. Piltunines A‒F from the Marine-Derived Fungus Penicillium piltunense KMM 4668 Marine Drugs, 17(11), 647 (год публикации - 2019).

4. Журавлева О.И., Антонов А.С., Олейникова Г.К., Худякова Ю.В., Попов Р.С., Денисенко В.А., Пислягин Е.А., Чингизова Е.А., Афиятуллов Ш.Ш. Virescenosides from the holothurian-associated fungus Acremonium striatisporum KMM 4401 Marine Drugs, 17 (11), 616 (год публикации - 2019).

5. Юрченко А.Н., Phan Thi Hoai Trinh, Иванец Е.В., Сметанина О.Ф., Расин А.Б., Попов Р.С., Дышловой С.А., Амсберг Г., Менчинская Е.С., Tran Thi Thanh Van и Афиятуллов Ш.Ш. Biologically Active Metabolites from the Marine Sediment-Derived Fungus Aspergillus flocculosus Marine Drugs, 17(11), 579 (год публикации - 2019).


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В период с 16 мая 2020 года по 15 мая 2021 года в рамках проекта «Морские грибы-микромицеты – перспективный источник биоактивных молекул» №19-74-10014 были выполнены следующие научно-исследовательские работы: Проведен скрининг антимикробной активности 137 штаммов грибов морских источников обитания из Коллекции морских микроорганизмов (КММ) ТИБОХ ДВО РАН и коллекции Нячангского института научных исследований и прикладных технологий (Нячанг, Вьетнам) в отношении пяти условно-патогенных тест-культур. Выбраны четыре штамма для аналитического культивирования, проявляющие активность в отношении Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa, их экстракты проанализированы методом тонкослойной хроматографии. Были подобраны условия препаративного культивирования грибов-микромицетов Penicillium ochotense КММ 4670 (грунт, Охотское море), Penicillium dimorphosporum КММ 4689 (неидентифицированный мягкий коралл, Южно-Китайское море) и Aspergillus melleus KMM 4687 (неидентифицированная губка, Южно-Китайское море). Проведено препаративное культивирование пяти штаммов морских грибов-микромицетов: Penicillium attenuatum КММ 4671, Asteromyces cruciatus KMM 4696 и Aspergillus flaschentraegeri 1901NT-1.2.2, Penicillium dimorphosporum KMM 4689 и Aspergillus melleus KMM 4687. Два новых хлор-содержащих поликетида акруципентины А и В, новый антрахинон 1,2-изодендриола А и восьми известных метаболитов преимущественно поликетидной природы были выделены из экстракта культуры облигатного морского гриба-микромицета Asteromyces cruciatus KMM 4696. Структуры соединений были установлены методами одно и двумерной ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения. Установлены относительные конфигурации асимметрических центров. Новый антрахинон 1,2-изодендриол А проявил противомикробное действие в отношении грамположительных бактерий S. aureus с МИК100 25 мкМ. Новые хлор-содержащие акруцепентины А и В в концентрации 100 мкМ вызывали угнетение роста грамположительных бактерий S. aureus примерно на 20 и 35%, соответственно. Наличие в структурах молекул акруципентинов А и В хлора делает штамм гриб Asteromyces cruciatus KMM 4696 потенциальным объектом для перегалогенирования. Семь новых алкалоидов, относящихся к семейству дезоксоизоаустамидов, а также три известных, были выделены из гриба-микромицета Penicillium dimorphosporum КММ 4689, ассоциированного с неидентифицированным мягким кораллом (Южно-Китайское море, Вьетнам). Структуры соединений были установлены методами одно и двумерной ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения. Абсолютные стереоконфигурации соединений были установлены сравнением экспериментальных спектров КД, а также на основании биогенетических соображений. Изучено защитное действие выделенных соединений от острой токсичности параквата (PQ) на клетки мышиной нейробластомы Neuro-2a, которые обычно используются для нейропротекторных исследований. Соединения 16,17-дигидроксидеоксидигидроизоаустамид и 16β,17α-дигидроксидеоксидигидроизоаустамид в концентрации 1 мкМ повышали жизнеспособность клеток, обработанных паракватом, на 38,6% и 30,3% соответственно. Соединение 16α,17α-дигидроксидеоксидигидроизоаустамид увеличивало жизнеспособность этих клеток на 36,5% и 39,4% при концентрациях 1 мкМ и 10 мкМ соответственно. Показано, что данный вид активности наблюдается для алкалоидов этой серии при наличии двух гидроксильных групп в пролиновом кольце. Данные соединения не проявляли радикал-связывающей активности в отношении 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил (ДФПГ), что делает их весьма перспективными объектами дальнейшего исследования механизма их нейропротекторной активности. Для 16β-гидрокси-17α-метоксидеоксидигидроизоаустамида при 100 мкМ наблюдалось статистически достоверное снижение жизнеспособности опухолевых клеток HeLa до 70.8%, после 48 ч обработки клеток веществами. Также было показано, что это соединение в нецитотоксической концентрации 20 мкМ может снижать способность вышеупомянутых клеток к колонеобразованию на 60%. Таким образом, можно предположить, что данное соединение может иметь и антиметастатическую активность по крайней мере по отношению к некоторым типам рака. Данное предположение ожидает дальнейшего экспериментального подтверждения in vivo. Из этилацетатного экстракта гриба Aspergillus terreus (листья неидентифицированного мангрового дерева) было выделено три новых трипептидных соединения – астеррипептиды А-С. Для всех трех соединений установлена плоская структура с помощью методов 1D и 2D ЯМР и масс-спектрометрии высокого разрешения. Для астеррипептида А установлена абсолютная конфигурация всех стереоцентров с помощью метода Мёрфи с добавлением L-FDAA-производных стандартов α-аминокислот. Биологическая активность соединений устанавливается.

 

Публикации

1. - Из морской плесени выделили вещество для защиты от токсичного гербицида ТАСС, - (год публикации - ).

2. Журавлева О.И., Антонов А.С., Vo Thi Dieu Trang, Пивкин М.В., Худякова Ю.В., Денисенко В.А., Попов Р.С., Ким Н.Ю., Юрченко Е.А., Герасименко А.В., Удовенко А.А., Gunhild von Amsberg, Дышловой С.А., Афиятуллов Ш.Ш. New Deoxyisoaustamide Derivatives from the Coral-Derived Fungus Penicillium dimorphosporum KMM 4689 MDPI, V. 19, N 1. 32. P. 1-12. (год публикации - 2021).

3. Юрченко А.Н., Гирич Е.В., Юрченко Е.А. Metabolites of Marine Sediment-Derived Fungi: Actual Trends of Biological Activity Studies MDPI, V. 19, N 2. 88. P. 1-38. (год публикации - 2021).