Морские грибы-микромицеты - перспективный источник биоактивных молекул

Название проекта:

Морские грибы-микромицеты - перспективный источник биоактивных молекул

Номер соглашения:

19-74-10014

Руководитель проекта:

Журавлева Олеся Игоревна

Сроки выполнения:

09.08.2019-30.06.2022

Основные полученные результаты: 

Проведен скрининг антимикробной активности 212 штаммов грибов морских источников обитания из Коллекции морских микроорганизмов (КММ) ТИБОХДВО РАН и коллекции Нячангского института научных исследований и прикладных технологий (Нячанг, Вьетнам) в отношении пяти условно-патогенных тест-культур. Исследованы экстракты 12 штаммов морских микроскопических грибов, из которых методами многократной колоночной хроматографии на различных сорбентах из экстрактов были выделены 78 индивидуальных соединений, 48 из которых были новыми. Деcять новых дитерпеновых гликозидов виресценозидов Z9-Z18, а также три известных аналога и агликон виресценозида А были выделены из гриба Acremonium striatisporum KMM 4401, ассоциированного с голотурией Eupentacta fraudatrix. 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 5х--гидроксиасперентин были выделены из экстракта культуры нового гриба Penicillium piltunense KMM 4668 с помощью различных хроматографических методов. Было показано, что пилтунин Е и 5х-гидроксиасперентин вызывали значительное подавление продукции АФК на 35% и 40%, соответственно. Соединение 5х-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. 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. Показано защитное действие алкалоидов от острой токсичности параквата (PQ) на клетки мышиной нейробластомы Neuro-2a, которые обычно используются для нейропротекторных исследований. Соединения 16,17- дигидроксидеокси-дигидроизоаустамид 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. Шесть новых поликетидов акруципентинов А‒F (пять из которых хлорсодержащие), три новых антрахинона 9,13- изодендриол А, 3,9,13-изодендриол D, акруцихинон и одиннадцать известных метаболитов преимущественно поликетидной природы были выделены из экстракта культуры облигатного морского гриба Asteromyces cruciatus KMM 4696. Акруципентин F практически полностью подавляет рост S. аureus в концентрации 100,0 мкМ. Акруципентин А в концентрации 100,0 мкМ уменьшал рост бактерий на 60 %. Акруципентин С в концентрации 100,0 мкМ снижал рост S. aureus на 50 %. Установлено, что некоторые вещества из гриба Asteromyces cruciatus KMM 4696 обладают выраженным цитопротекторным действием в in vitro модели бактериального поражения кожи. Так акруципентины A‒F в концентрации 10 мкМ снижали выход фермента ЛДГ из клеток HaCaT, инкубированных с S. aureus, на 17.4%, 18.6%, 8.9%, 18.8%, 24.1% и 9.1% соответственно. Антрахиноны 9,10-антрацендион, кониотиринон D и дендриол B снижали выход ЛДГ на 18.7%, 13.7% и 12.3% соответственно. Показано, что акруципентины А, С и Е в концентрации 50 мкМ показали достаточно высокую ингибирующую активность в отношении фермента сортаза А: 18,23 ±0,32, 29,95 ±0,57 и 20,72 ±0,72 %, соответственно, что также свидетельствует о их противомикробной активности. Три новых пептида астеррипептиды А‒С были выделены из этилацетатного экстракта гриба Aspergillus terreus (листья неидентифицированного мангрового дерева). Соединения, выделенные из штамма морского гриба Aspergillus terreus, показали себя как противомикробные агенты с широким спектром действия. Самую высокую активность в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий показал астеррипептид А, ингибировавший рост бактерий в концентрации 100,0 мкМ на 52,8 и 57,3 % соответственно. Также астеррипептиды ингибировали рост дрожжеподобных грибов более чем на 50 % в концентрациях 50,0 и 100, 0 мкМ. Показано, что астеррипептиды В и С в концентрации 50 мкМ показали достаточно высокую ингибирующую активность в отношении фермента сортаза А: 20,67 ±0,18 и 22,36 ±0,21%, соответственно, что также свидетельствует о их противомикробной активности. Показано, что астеррипептиды В и С, в отличие от астеррипептида А оказывали положительное влияние на состояние клеток кератиноцитов HaCaT, инкубированных с суспензией Staphylococcus aureus. Под действием этих веществ в концентрации 10 мкМ уменьшался выход ЛДГ из клеток HaCaT на 20.2% и 22.3% соответственно. Три новых меротерпеноида андрастанового типа мероантарктины A−C, содержащие три уникальные 6/5/6/6, 6/5/6/5/6 и 6/5/6/5 полициклические системы, семь новых производных β-резорциловой кислоты, новый 5-(2-гидроксиэтил)-4- (гидроксиметил)дигидрофуран-2(3H)-он были выделены из гриба Penicillium antarcticum KMM 4685 (морская бурая водоросль Sargassum miyabei, Японское море). Показано, что три производных β-резорциловой кислоты проявляют умеренную цитотоксическую активность по отношению к клеткам LNCaP, DU145 и 22Rv1. В тоже время, одно из этих производных 2,3,4-тригидроксибутил-2,4-дигидрокси-6-(6-оксогептил)бензоат и мероантарктин А показали значительную ингибирующую активность p-гликопротеина уже при концентрациях 5 и 1.56 мкМ, соответственно, что обуславливает их способность ресенсибилизировать лекарственно-устойчивые клетки PC3-DR к действию доцетаксела. Новый меротерпеноид мероантарктин А может рассматриваться как перспективный кандидат для комбинированной терапии лекарственно-устойчивого рака предстательной железы. Вторичные метаболиты 5’-гидроксиасперентин, этил3-(6,8-дигидрокси-1-оксоизохроман-3-ил)пропаноат и метил-3-(6,8-дигидрокси-1-оксоизохроман-3-ил)пропаноат ингибировали активность фермента уреаза на 50 % в концентрациях 2,97, 8,58 и 10,99 мкМ, соответственно. Эти соединения показали высокую ингибирующую активность в отношении фермента уреаза и, несомненно, являются перспективными для дальнейшего изучения их как ингибиторов уреазы. Активность уреазы является важным патогенным фактором, и десять из двенадцати устойчивых к антибиотикам патогенов, обозначенных ВОЗ как «приоритетные патогены», на самом деле являются уреолитическими. В результате работы, среди морских микроскопических грибов группы Canescentia были обнаружены высокопродуктивные источники известного метаболита кладоспорина (Penicillium antarcticum KMM 4685, Penicillium attenuatum KMM 4671, Penicillium ochotense KMM 4670). Нами было показано, что кладоспорин оказывает влияние на выживаемость лекарственно-устойчивых опухолевых клеток простаты человека 22Rv1 и неопухолевых клеток простаты человека PNT-2. Также было показано, что соединение ингибирует колонеобразование опухолевых клеток на 40%, что сопоставимо с действием доцетакселя. Кладоспорин ингибировал рост дрожжей на 54% в концентрации 100,0 мкМ, а также в концентрации 50 мкМ показал достаточно высокую ингибирующую активность в отношении фермента сортаза А (29,78 ±0,28%), что также свидетельствует о его противомикробной активности в отношении S. aureus. Показано, что кладоспорин в концентрации 10 мкМ уменьшал выход ЛДГ из клеток HaCaT, инкубированных с S. aureus, на 27.7%. Начаты работы по химической модификации кладоспорина с целью повышения его терапевтического индекса. Уже получены результаты об усилении противомикробной активности бромированных производных кладоспорина, особенно в отношении грамотрицательных бактерий.

Научная и практическая значимость:

В результате работы, среди морских микроскопических грибов группы Canescentia были обнаружены высокопродуктивные источники известного метаболита кладоспорина (Penicillium antarcticum KMM 4685, Penicillium attenuatum KMM 4671, Penicillium ochotense KMM 4670). Нами было показано, что кладоспорин оказывает влияние на выживаемость лекарственно-устойчивых опухолевых клеток простаты человека 22Rv1 и неопухолевых клеток простаты человека PNT-2. Был определен индекс селективности (ИС) для тестируемого соединения. Также было показано, что соединение ингибирует колонеобразование опухолевых клеток на 40%, что сопоставимо с действием доцетакселя. Кладоспорин и ряд его природных аналогов проявляют умеренную антибиотическую и цитопротекторную активности. Кладоспорин ингибировал рост дрожжей на 54% в концентрации 100,0 мкМ, а также в концентрации 50 мкМ показал достаточно высокую ингибирующую активность в отношении фермента сортаза А (29,78 ±0,28%), что также свидетельствует о его противомикробной активности в отношении S. aureus.. Показано, что кладоспорин в концентрации 10 мкМ уменьшал выход ЛДГ из клеток HaCaT, инкубированных с S. aureus, на 27.7%. Начаты работы по химической модификации кладоспорина с целью повышения его терапевтического индекса. Уже получены результаты об усилении противомикробной активности бромированных производных кладоспорина, особенно в отношении грамотрицательных бактерий. Показано защитное действие алкалоидов из морского гриба Penicillium dimorphosporum КММ 4689 от острой токсичности параквата (PQ) на клетки мышиной нейробластомы Neuro-2a, которые обычно используются для нейропротекторных исследований. Соединения 16,17-дигидроксидеокси-дигидроизоаустамид и 16β,17αдигидроксидеоксидигидроизоаустамид 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. Новый меротерпеноид мероантарктин А, выделенный из морского гриба Penicillium antarcticum KMM 4685, показал мощную ингибирующую активность p-гликопротеина при концентрации 1.56 мкМ, что обуславливает его способность ресенсибилизировать лекарственно-устойчивые клетки рака простаты PC3-DR к действию доцетаксела. Р-гликопротеин является транспортным белком, ответственным за выведение многих химиотерапевтических агентов, его сверхэкспрессия является одним из основных механизмов лекарственной устойчивости раковых клеток. Новый меротерпеноид мероантарктин А может рассматриваться как перспективный кандидат для комбинированной терапии лекарственно-устойчивого рака предстательной железы. Другие вторичные метаболиты этого гриба 5’- гидроксиасперентин, этил-3-(6,8-дигидрокси-1-оксоизохроман-3-ил)пропаноат и метил-3-(6,8-дигидрокси-1- оксоизохроман-3-ил)пропаноат ингибировали активность фермента уреаза на 50 % в концентрациях 2,97, 8,58 и 10,99 мкМ, соответственно. Эти соединения показали высокую ингибирующую активность в отношении фермента уреаза и, несомненно, являются перспективными для дальнейшего изучения их как ингибиторов уреазы. Активность уреазы является важным патогенным фактором, и десять из двенадцати устойчивых к антибиотикам патогенов, обозначенных ВОЗ как «приоритетные патогены», на самом деле являются уреолитическими.

Список основных публикаций:

1. Гирич Е.В., Расин А.Б., Попов Р.С., Юрченко Е.А., Чингизова Е.А., Трин Р.Т.Н., Нгок Н.Т.Д., Пивкин М.В., Журавлева О.И., Юрченко А.Н. (Girich, E. V. Rasin, A. B. Popov, R. S. Yurchenko, E. A. Chingizova, E. A. Trinh, P. T. H. Ngoc, N. T. D. Pivkin, M. V. Zhuravleva, O. I. Yurchenko, A. N.) New tripeptide derivatives asterripeptides A-C from vietnamese mangrove-derived fungus Aspergillus terreus LM.5.2 Marine Drugs Том 20, Выпуск 1, Номер статьи 77 https://doi.org/10.3390/md20010077 (2022 г.)

2. Журавлева О.И., Олейникова Г.К., Антонов А.С., Киричук Н.Н., Пелагеев Д.Н., Расин А.Б., Меньшов А.С., Попов Р.С., Ким Н.Ю., Чингизова Е.А., Чингизов А.Р, Волчкова О.О., Амсберг Г., Дышловой С.А., Юрченко Е.А., Гужова И.В., Юрченко А.Н. (Zhuravleva O.I., Oleinikova G.K., Antonov A.S., Kirichuk N.N., Pelageev D.N., Rasin A.B., Menshov A.S., Popov R.S., Kim N.Yu., Chingizova E.A., Chingizov A. R., Volchkova O.O., Amsberg G., Dyshlovoy S.A., Yurchenko E.A., Guzhova I.V., Yurchenko A.N.) New Antibacterial Chloro-Containing Polyketides from the Alga-Derived Fungus Asteromyces cruciatus KMM 4696 Journal of fungi Vol 8 (5), P. 454 https://doi.org/10.3390/jof8050454 (2022 г.)

3. 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. (Yurchenko A.N., Trinh P.T.H., Girich E.V., Smetanina O.F., Rasin A.B., Popov R.S., Dyshlovoy S.A.,von Amsberg, G.,Menchinskaya E.S., Van T.T.T., Afiyatullov S.S.) Biologically Active Metabolites from the Marine Sediment-Derived Fungus Aspergillus flocculosus Marine Drugs 17(11), 579 https://doi.org/10.3390/md17100579 (2019 г.)

4. 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. (Afiyatullov S.S., Zhuravleva O.I., Antonov A.S., Leshchenko E.V., Pivkin M.V., Khudyakova Y.V., Denisenko V.A., Pislyagin E.A., Kim N.Yu., Berdyshev D.V., Amsberg G., Dyshlovoy S.A.) Piltunines A‒F from the Marine-Derived Fungus Penicillium piltunense KMM 4668 Marine Drugs 17(11), 647 https://doi.org/10.3390/md17110647 (2019 г.)

5. 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. (Zhuravleva O.I., Antonov A.S., Oleinikova G.K., Khudyakova Y.V., Popov R.S., Denisenko V.A., Pislyagin E.A., Chingisova E.A., Afiyatullov S.S.) Virescenosides from the holothurian-associated fungus Acremonium striatisporum KMM 4401 Marine Drugs 17 (11), 616 https://doi.org/10.3390/md17110616 (2019 г.)

6. 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. (Zhuravleva O.I., Antonov A.S.,Vo Thi Dieu Trang, Pivkin M.V., Khudyakova Y,V., Denisenko V.A., Popov R.S., Kim N.Y., Yurchenko E.A., Gerasimenko A.V., Udovenko A.A., Gunhild von Amsberg, Dyshlovoy S.A., Afiyatullov S.S.) New Deoxyisoaustamide Derivatives from the Coral-Derived Fungus Penicillium dimorphosporum KMM 4689 MDPI V. 19, N 1. 32. P. 1-12. https://doi.org/10.3390/md19010032 (2021 г.)

7. Юрченко А.Н., Гирич Е.В., Юрченко Е.А. (Yurchenko A.N., Girich E.V., Yurchenko E.A.) Metabolites of Marine SedimentDerived Fungi: Actual Trends of Biological Activity Studies MDPI V. 19, N 2. 88. P. 1-38. https://doi.org/10.3390/md19020088 (2021 г.)