樺褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途徑探討

趙芬琴，王雪慧，王寧寧，蔣莉珂，郁慧敏，陳文娟

1. 河南大學(xué)藥物研究所，河南 開封 475004； 2. 河南大學(xué)藥學(xué)院，河南 開封 475004

樺褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途徑探討

趙芬琴1,2，王雪慧2，王寧寧2，蔣莉珂2，郁慧敏2，陳文娟2

1. 河南大學(xué)藥物研究所，河南 開封 475004； 2. 河南大學(xué)藥學(xué)院，河南 開封 475004

在對樺褐孔菌進行化學(xué)分離及結(jié)構(gòu)鑒定的基礎(chǔ)上，綜合分析樺褐孔菌中系列羊毛脂烷型三萜的結(jié)構(gòu)相關(guān)性及化合物含量，探討其生物合成途徑。

樺褐孔菌；羊毛脂烷型三萜；生物合成途徑

樺褐孔菌(Inonotusobliquus(Pers.：Fr.) Pilat)，又名Fuscoporiaobliqua或Poriaobliqua，為擔(dān)子菌亞門、多孔菌目、刺革菌科的藥用真菌，在亞洲、歐洲及北美均有分布，它作為抗腫瘤藥物在民間使用已有很長歷史[1-2]。樺褐孔菌的活性成分主要為羊毛脂烷型三萜類化合物[3-13]，且絕大多數(shù)為樺褐孔菌的獨有成分，迄今未在任何其他天然物中發(fā)現(xiàn)這些化合物。本實驗組也報道了7個從樺褐孔菌中分離得到的新化合物，均屬羊毛脂烷型三萜。其中包括1個三降三萜，還有1個羊毛脂烷型新天然產(chǎn)物[14-15]。實驗中發(fā)現(xiàn)，lanosterol、inotodiol和trametenolic acid三個化合物的含量最高，3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al的含量次之，推測它們也是樺褐孔菌中眾多其他次生代謝產(chǎn)物的生物原料。

1 樺褐孔菌中系列羊毛脂烷型三萜的結(jié)構(gòu)分析

樺褐孔菌中的萜類化合物絕大多數(shù)為羊毛脂烷型四環(huán)三萜，為樺褐孔菌的代表性成分，常見母核結(jié)構(gòu)類型有“3β-羥基-8-烯”“3β-羥基-7,9-二烯”和“3β-羥基-8-烯-7-酮”，少數(shù)具有“3β-羥基-9-烯-7-酮”或“3β-羥基-7-烯-11-酮”等母核類型。此外，尚有化合物具有變形的羊毛甾母核。17-側(cè)鏈大至分為三類：鏈狀、環(huán)狀、24位連有甲基。17-側(cè)鏈成環(huán)時，多為C-21與C-24連接形成環(huán)戊烷，也有C-21與C-23或C-24之間形成酯環(huán)，或C-22與C-25之間形成醚環(huán)。取代基絕大多數(shù)為OH，亦有CHO、COOH、OOH或酮基，常見的取代位置為21-、22-、24-、25-，也有在1-、7-、11-、15-或28-位有取代。詳見表1。

表1 樺褐孔菌中的羊毛脂烷型三萜

續(xù)表1

續(xù)表1

2 樺褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途徑探討

已有文獻對樺褐孔菌中的21,24-cyclolanostane類三萜的生物合成進行討論，認(rèn)為inonotsutriols A(29)和inonotsutriols B(30)是由主成分3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al(7)環(huán)合而成[10]。綜合分析樺褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的結(jié)構(gòu)相關(guān)性及化合物含量，分析其生物合成途徑認(rèn)為，它們均系主成分lanosterol(4)在不同酶的作用下變化而來，由它生成樺褐孔菌中三個含量最高的化合物inotodiol(6)、3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al (7)和trametenolic acid (8)后，進而在內(nèi)源生物酶的作用下，由這三個化合物分別衍生出復(fù)雜多樣的次生代謝產(chǎn)物。見圖1、圖2。

Lanosterol (4)在21-氧化酶的作用下生成3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al (7)，繼而由Δ24,25雙鍵進攻21-CHO生成碳正離子中間體，再與OH-結(jié)合生成“21,24-環(huán)戊烷”結(jié)構(gòu)。在此過程中，因平面結(jié)構(gòu)的21-CHO可以從兩面接受Δ24,25雙鍵的進攻，且24,25雙鍵也為平面性結(jié)構(gòu)，可從兩面與21-CHO結(jié)合，從而生成了21α-OH (inonotusanes A (31)和inonotusanes B (32))、21β-OH (inonotsutriol A (29)和inonotsutriol B (30))。

圖1 樺褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途徑(1)

圖2 樺褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途徑(2)

3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al (7)中21-CHO可氧化為21-COOH (trametenolic acid (8))，繼而再受24-氧化酶的作用，并發(fā)生雙鍵移位，生成“24-羥基-25-烯”結(jié)構(gòu)，進一步氧化生成“24-酮-25-烯”結(jié)構(gòu)(inonotusane F (19))；trametenolic acid (8)也可在25-羥基化酶的作用下，并經(jīng)雙鍵移位，生成“23-烯-25-羥基”結(jié)構(gòu)(saponaceoic acid I (12))。

Lanosterol (4)亦可羥基化生成inotodiol (6)，繼而在氧化酶的作用下，inotodiol (6)的24-雙鍵斷裂生成24-CHO，22-OH脫水生成Δ22,23雙鍵，從而生成α,β-不飽和羰基共軛體系(inonotusane C (26)和3β-hydroxy-25,26,27-trinorlanosta-8,22E-dien-24-oic acid (27))；另一方面，inotodiol (6)的24-雙鍵斷裂生成24-CHO后，可繼續(xù)氧化為24-COOH，再脫羧生成inonotusane D (28)[14]。

Inotodiol (6)可在不同的羥化酶作用下，引入25-OH(fuscoporianol C (11))或24-OH(inonotsutriols D (16)和inonotsutriols E (17))，24-OH再氧化生成24-酮(3β,22α-dihydroxylanosta-8,25-diene-24-one (18))；inonotsutriols E (17)中22-羥基氧原子可進攻Δ25,26，環(huán)合并生成正離子中間體，繼而轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的碳正離子中間體，再與H+結(jié)合生成inonotsuoxides A (33)和inonotsuoxides B (34)。

此外，樺褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的母核中，Δ8,9受7,11-脫氫酶影響可轉(zhuǎn)變?yōu)棣?,8和Δ9,11的共軛雙烯結(jié)構(gòu)，如化合物inotodiol (6)轉(zhuǎn)變?yōu)?β,22-dihydroxylanosta-7,9(11),24-triene (38)、trametenolic acid (8)轉(zhuǎn)變?yōu)?β-hydroxylanosta-7,9(11),24-trien-21-oic acid (39)、inotolactone B (24)轉(zhuǎn)變?yōu)閕notolactone A (43)、inonotsuoxide B (34)轉(zhuǎn)變?yōu)間anodecochlearin A (42)等。

樺褐孔菌中存在復(fù)雜多樣的羥基化酶，催化其羊毛甾母核，從而在不同位置引入羥基，inonotusane E (46)、inonotusols A (51), inonotusols B (52), inonotusols C (44), inonotusols D (45)和inonotsudiol A (49)即在此作用下生成。

[1] Lemont B. KIER. Triterpenes of Poria obliqua [J]. Eur J Med Chem, 1961, 6(6): 471-474.

[2] Handa N, Yamada T, Tanaka R. An unusual lanostane-type triterpenoid, spiroinonotsuoxodiol, and other triterpenoids from Inonotus obliquus [J]. Phytochemistry, 2010, 71(14): 1774-1779.

[3] Nakamura S, Iwami J, Matsuda H, et al. Absolute stereostructures of inoterpenes A-F from sclerotia of Inonotus obliquus [J]. Tetrahedron, 2009, 65(12):2443-2450.

[4] Shin Y, Tamai Y, Terazawa M. Triterpenoids, steroids, and a new sesquiterpene from Inonotus obliquus (Pers.: Fr.) Pilat [J]. Int J Med Mushrooms, 2002, 4(2):77-84.

[5] Zheng WF, Liu T, Xiang XY, et al. Sterol composition in field-grown and cultured mycelia of Inonotus obliquus [J]. Acta Pharm Sin, 2007, 42(7):750-756.

[6] Shin Y, Tamai Y, Terazawa M. Chemical constituents of Inonotus obliquus II: a new triterpene, 21,24-cyclopentalanosta-3β,21,25-triol-8-ene from sclerotium [J]. J Wood Sci, 2001, 47(4): 313-316.

[7] Kahlos K, Kangas L, Hiltunen R. Antitumor activity of some compounds and fractions from an n-hexane extract of Inonotus obliquus [J]. Acta Pharmaceutica Fennica, 1987, 96(1):33-40.

[8] Taji S, Yamada T, Wada S, et al. Lanostane-type triterpenoids from the sclerotia of Inonotus obliquus possessing anti-tumor promoting activity [J]. Euro J Med Chem, 2008, 43(11): 2373-2379.

[9] Liu C, Zhao C, Pan H H, et al. Chemical constituents from Inonotus obliquus and their biological activities [J]. J Nat Prod, 2014, 77(1):35-41.

[10] Taji S, Yamada T, Tanaka R. Three new lanostane triterpenoids, inonotsutriols A, B, and C, from Inonotus obliquus [J]. Helv Chim Acta, 2008, 91(8):1513-1524.

[11] Taji S, Yamada T, In Y, et al. Three new lanostane triterpenoids from Inonotus obliquus [J]. Helv Chim Acta, 2007, 90(11):2047-2057.

[12] Handa N, Yamada T, Tanaka R. An unusual lanostane-type triterpenoid, spiroinonotsuoxodiol, and other triterpenoids from Inonotus obliquus [J]. Phytochemistry, 2010, 71(14):1774-1779.

[13] Handa N, Yamada T, Tanaka R. Four new lanostane-type triterpenoids from Inonotus obliquus [J]. Phytochem Lett, 2012, 5(3): 480-485.

[14] Zhao F Q, Mai Q Q, Ma J H, et al. Triterpenoids from Inonotus obliquus and their antitumor activities [J]. Fitoterapia, 2015, 101: 34-40.

[15] Zhao F Q, Xia G Y, Chen L X, et al. Chemical constituents from Inonotus obliquus and their antitumor activities [J]. J Nat Med, 2016, 70(4): 721-730.

[責(zé)任編輯 李麥產(chǎn)]

Discussion on the Biosynthetic Pathway of Lanostanes inInonotusObliquus

ZHAO Fenqin1,2, WANG Xuehui2, WANG Ningning2, JIANG Like2, YU Huimin2, CHEN Wenjuan2

1. Institute of Pharmacy, Henan University, Kaifeng 475004, China; 2. College of Pharmacy, Henan University, Kaifeng 475004, China

On the basis of studies on chemical constituents of Inonotus obliquus and research for reported triterpenes, the structure correlations between the lanostanes inInonotusobliquuswere comprehensively analized. And the biosynthetic pathway of lanostanes inInonotusobliquuswasdiscussedaccordingly.

Inonotusobliquus;lanostane-typetriterpene;biosyntheticpathway

1672-7606(2017)01-0064-06

2017-01-15

趙芬琴(1977-)，女，河南開封人，博士，從事中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究。

R917

A