海绵来源环肽类化合物及其制备方法与应用

本发明属于药物化学，具体涉及一种海绵来源环肽类化合物及其制备方法与应用。

背景技术：

1、海绵是海洋活性环肽的重要来源，深海海绵的提取物，往往具有重要的生物药用价值。深海海绵通过内环境的调节，积累了很多有机成分，这些化学物质往往具有在医药、农业、环保、新材料等许多方面的应用价值。根据目前的研究，深海海绵的生物活性成分被认为已构成了一个非常广阔而多样化的生物资源宝库。自上世纪九十年代起，海绵来源的天然环肽爆发式增长，海绵一度成为海洋活性环肽最大的“储存库”。其中富产环肽的phakellia和axinella属海绵，生长迅速且易于采集，其中新颖的环肽类化合物持续被发现，且多含有非常见氨基酸。环肽类化合物作为药物分子，具有抗癌、抗菌、抗氧化等广泛的生物活性。因此，针对环肽类药物的研究受到越来越多的关注。

2、随着生物信息学的发展，将生物信息学工具和分析化学方法，尤其质谱(ms)融合到天然产物领域，极大推动了海洋天然产物的发现速度。在这种背景下，分子网络(molecular network，mn)技术脱颖而出，在天然产物结构关联分析以及分子排重预测方面发挥了重要作用。其利用计算机的强大计算能力，将复杂天然提取物的二级质谱数据集进行有效组织和可视化，与全球天然产物质谱数据库(global natural products socialmolecularnetworking，gnps)自动关联，形成直观形象的分子网络图。通过这种可视化“结构类群”分析，进而实现天然产物的“快速排重”。

技术实现思路

1、本发明基于上述研究进行，以棕色扁海绵为原料，从中提取环肽类化合物，并采用生物信息学工具和分析化学方法对提取出的环肽类化合物进行鉴别和筛选。基于此，本发明的第一目的是提供一种海绵来源环肽类化合物；第二目的是提供所述海绵来源环肽类化合物的制备方法；第三目的是提供所述海绵来源环肽类化合物在制备抗肿瘤和抗氧化药物中的应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面，提供了一种海绵来源环肽类化合物，结构式如下式1～式5任一项所示：

4、

5、本发明第二方面，提供了上述海绵来源环肽类化合物的制备方法，包括如下步骤：

6、a、提取

7、将海绵粉碎后，用有机溶剂多次渗漉提取，合并提取液后减压浓缩得到提取液浸膏；优选的，海绵选自棕色扁海绵；将棕色扁海绵粉碎后，采用95％的乙醇渗漉提取五次；海绵与乙醇溶液间的质量体积比为10～11：300。

8、b、萃取分离

9、提取液浸膏分散到水中用等体积乙酸乙酯萃取3～5次(优选3次)，合并乙酸乙酯层后浓缩得到的浸膏混悬于80～90％(优选85～90％)的甲醇水中，用等体积的石油醚萃取3～5次除杂；将80～90％(优选85～90％)的甲醇水层稀释至50～60％的甲醇水，用等体积的二氯甲烷萃取3～5次(优选3次)，合并萃取液并减压浓缩得到二氯甲烷萃取部分。

10、c、分离富集

11、将步骤b中的二氯甲烷萃取部分进行sephadex lh-20凝胶柱层析，用50％的ch2cl2-ch3oh洗脱剂洗脱，并采用质谱定位追踪的方式，将大分子量的化合物进行富集；而后采用ods中压柱色谱分离，用ch3oh/h2o梯度洗脱(10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％洗脱450min)，采用质谱追踪定位分析，获得含有大分子量的环肽类化合物的精细馏分。

12、d、筛选目标化合物

13、对步骤c中的精细馏分进行二级质谱数据采集，并将采集的质谱数据上传到gnps数据库进行分子网络分析；采用已知分子phakefustatina(pf-a)作为探针分子，对该馏分中的环肽类分子进行垂钓追踪，得到和phakefustatina存在相关性的分子节点；在形成的分子网络图中发现了2个和phakefustatin a相关性较大的分子节点，分子量分别为m/z912.423和896.475[m+h]+；在另一分子集合簇中还发现了其他3个新环肽节点，分子量分别为m/z828.503、788.426和855.401[m+h]+。

14、e、质谱导向分离

15、在获得其碎片离子和色谱保留信息的基础上，采用质谱导向的半制备高液相色谱法对上述精细馏分进行分离，得到式1～式5目标化合物。

16、其中，质谱导向的半制备高液相色谱法的分离条件如下：35-45％乙腈-水，流速6.0ml/min，在正离子模式下检测分子离子912.423、896.475和855.401；25-35％乙腈-水，流速6.0ml/min，在正离子模式下检测分子离子828.503和788.426。

17、本发明第三方面，提供了上述五种海绵来源环肽类化合物的医药用途。体外细胞实验结果显示，化合物1对六株肿瘤细胞(mcf-7、hela、pc9、hepg2、a2780和nb4)具有抑制作用且对于正常细胞不具有毒性；化合物2～5可显著提高抗氧化酶ho-1、nqo1和sod2及抗氧化相关核因子nrf2的表达，是潜在抗氧化药物。

18、因此，本发明提供了海绵来源环肽类化合物在制备抗肿瘤药物中的用途，该海绵来源环肽类化合物的结构如下：

19、

20、对应的，提供了一种以上述结构式作为活性组分的抗肿瘤药物组合物。

21、优选的，所述肿瘤包括乳腺癌、宫颈癌、肺癌、肝癌、卵巢癌、白血病。

22、此外，本发明还提供了海绵来源环肽类化合物在制备抗氧化药物中的用途，该海绵来源环肽类化合物的结构选自如下任一种：

23、

24、

25、对应的，也提供了以该四种结构式中的任意一种或多种为活性组分的抗氧化药物组合物。

26、本发明的有益技术效果：

27、本发明提供了一种从复杂提取物中选择性识别环肽类化合物的质谱快速定位方法。以phakefustatina(pf-a)作为探针，对提取物的二级质谱数据进行分子网络可视化分析，从中发现母离子为m/z 912.423、896.475、828.503、788.426和855.401[m+h]+的新环肽节点，在获得其碎片离子和色谱保留信息的基础上，结合质谱引导的半制备高效液相将其分离，得到5个新的环肽类化合物。

28、本发明的肽类化合物对mcf-7和pc9肿瘤细胞显示出较强的抑制活性，其中化合物1对这两株肿瘤细胞的ic50值分别为6.8和9.1μm，同阳性药顺铂的活性相当，且对正常细胞hacat低毒，ic50>40μm。本发明的肽类化合物对过氧化氢诱导的hacat细胞的氧化损伤具有保护作用，使氧化损伤的细胞活力显著提高。作用机制研究发现化合物2-5可以显著提高抗氧化酶ho-1、nqo1和sod2及抗氧化相关核因子nrf2的表达。因此本发明化合物可用于制备抗肿瘤和抗氧化药物。

29、本发明提供的海绵环肽类化合物的制备方法简单，抗肿瘤和抗氧化活性显著。本发明为研究和开发新抗肿瘤和抗氧化药物提供了新的先导化合物，为微量环肽类活性成分快速识别和定向追踪提供了新方法，为开发利用我国海洋药用资源提供了科学依据。

技术特征：

1.一种海绵来源环肽类化合物，其特征在于，结构式如下式1～式5任一项所示：

2.权利要求1所述的海绵来源环肽类化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的海绵来源环肽类化合物的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的海绵来源环肽类化合物的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求2所述的海绵来源环肽类化合物的制备方法，其特征在于：

6.海绵来源环肽类化合物在制备抗肿瘤药物中的用途，其特征在于，该海绵来源环肽类化合物的结构如下：

7.一种抗肿瘤药物组合物，其特征在于，包括活性组分以及药学上可接受的辅料，所述活性组分包括如下结构的海绵来源环肽类化合物，

8.根据权利要求7所述的抗肿瘤药物组合物，其特征在于，所述肿瘤包括乳腺癌、宫颈癌、肺癌、肝癌、卵巢癌、白血病。

9.海绵来源环肽类化合物在制备抗氧化药物中的用途，其特征在于，该海绵来源环肽类化合物的结构选自如下任一种：

10.一种抗氧化药物组合物，其特征在于，包括活性组分以及药学上可接受的辅料，所述活性组分包括如下任一种或多种结构的海绵来源环肽类化合物：

技术总结
本发明公开了海绵来源环肽类化合物及其制备方法与应用，该海绵来源环肽类化合物结构选自如下任一种。本发明进一步提供了其制备方法，还提供了该海绵环肽类化合物在制备抗肿瘤和抗氧化药物中的应用。实验结果显示，所述海绵环肽类化合物对MCF‑7细胞、PC9细胞这两株肿瘤细胞显示出较强的抑制活性；对过氧化氢诱导的HaCaT细胞氧化损伤具有保护作用。

技术研发人员：林厚文,王淑萍,吴莹,张帅帅
受保护的技术使用者：上海交通大学医学院附属仁济医院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5