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从蒿状大戟中分离与半合成具有Wnt信号通

  • 来源:本站原创
  • 时间:2020/9/14 16:38:47

烷二萜具有5/7/6/3四环骨架。B/C环反式稠合,C/D环顺式稠合。此类化合物具有致炎,促癌作用,如,化合物:12-O-Tetradecanoyl-phorbol-13-acetate。然而,有些 烷二萜具有抗癌作用,如:Phorbol12-myristate13-acetate(一种佛波酯,PKM),也是蛋白激酶C的激活剂。

Wnt信号通路是细胞增殖分化的关键调控环节,在胚胎发育和肿瘤发生中起着重要作用。拮抗此信号通路可以调控肿瘤细胞的增殖,发挥抗癌活性。

作者从蒿状大戟分离出一个具有2- -2-环 酮基团的6/6/3环体系的新骨架化合物1。作者根据推测的生合成途径由前体化合物3对1进行仿生半合成,令人意外的是,作者得到一个具有5/5/6/3四环体系化合物2。因此,本文也阐释了化合物2的形成机制。

提取分离

蒿状大戟的地上部分(6.0kg)在风干粉碎后,使用70% 在室温下提取(10L×2d×3)。经浓缩后,经石油醚(4×1.5L), (4×1.5L),正 n-BuOH(4×1.5L)萃取。石油醚层萃取物(72.0g)使用硅胶柱分离,使用石油醚: 溶剂系统梯度洗脱,得6个馏分(A-F),FractionB(3.9g)使用SephadexLH-20凝胶柱分离,得到Fr.B-1?Fr.B-2两个馏分。使用半制备液相(MeOH–H2O=65:35)与制备液相(MeOH–H2O=75:25)分离Fr.B-1馏分,得到化合物1(13.0mg,tR=29.1min).

结构解析

EuphordraculoateA(1),分子式为C31H36O7,这31个碳中包含7个 ,1个亚 ,13个次 ,还有10个碳属于季碳。从氢谱与碳谱中观察到一组苯 基信号(δH8.02×2,7.57,7.46×2;δC.4,.8×2,.6×2,.1,.0),一个异丁 信号(δH1.07,1.08,

2.45;δC18.8,18.9,34.3,.8),除此之外,还发现四个烯碳信号(δC.3,CH;.2,C;.7,C;.6,CH)与两个羰基信号(δC.9,.5)。结合计算得到的14个不饱和度与以上碳的归属,推测还有4个环存在。比较已知化合物3的碳谱与化合物1的碳谱,发现1中出现了一个新的羰基碳(δC.5)和一个亚 (δC37.9),而不是3中的两个亚 ,且C-6,C-7,C-8,C-15信号有差异。因此,推断化合物3的7元环与化合物1存在差异。从HMBC中H-1与C-2,C-3,C-4,C-15,C-16相关;H-4a与C-1,C-2,C-3相关;H-4b与C-3和C-15相关,COSY谱中H-1/H-15/H2-4存在自旋系统,证明1中存在2- -2-环 酮基团且通过C-15与C-14相连(HMBC中H-15与C-14相关和H-8与C-15相关)。又根据HMBC中H-7与C-8相关,H-7与C-17相关,H-8与C-6相关和H-8与C-7相关,COSY谱中H-7/H-8交叉信号,证明 基与C-8相连。HMBC中只有H-7/H3-17与δC.5相关,说明C-14与C-5连接,符合α,β-不饱和δ-内酯模型,也符合化合物1与3之间相对分子量相差2。由此确定化合物1与化合物3的平面结构差异。

已知 烷二萜的C/D环顺式稠合,通过ROESY谱确定化合物1的相对构型。结合H-9/Me-19,H-8/Me-18,H-8/H-15,H-8/H-13,H-12/Me-20之间相关,确定H-8,C-14上的环 酮部分和C-12上的苯 为β构型,20位上的 为α构型。通过比较计算ECD与实验ECD确定化合物1的 构型为8S,9R,11R,12R,13R,14S,15S。

化合物2,经高分辨质谱得出分子式为C30H36O7。分析氢谱与碳谱,与化合物1对比,发现化合物1和2都拥有 化的α,β-不饱和酮基,六元环结构,二 环 ,和苯 基与异丁 。不同的是,化合物2的COSY谱中存在H-15/H-4/H-6/H-8相关,与HMBC中H-15与C-14相关和H-8与C-14相关,证实化合物2的结构中五元环结构由 烷型的七元环变成。结合HMBC中H-6与C-7相关和H3-17与C-7相关,证实 基连接在C-6上。因此确定化合物2为重排的5/5/6/3 烷型二萜。作者通过单晶衍射技术与计算ECD法确定化合物2的结构与 构型。

化合物3历经retro-aldol反应,断裂C-4与C-5之间连接。C-5形成醛羰基;随后被氧化成羧基,再与C-14 发生分子内酯化反应,生成化合物1.

作者使用不同碱(NaH,DBU,LDA,LHMDS)尝试对1进行仿生合成均不成功。但是,作者在干燥的 呋喃中与碱性条件下(NaH)得到化合物2.

作者推测其形成1a的方式如上所述,接下来进行分子内Michael加成反应形成中间体2a,发生1,2环加成,断裂双键,生成化合物2.作者使用18O标记实验,验证2a到2的具体机制。限制于化合物3的量与难于获得2a中间体,作者使用由inhoffenlythgoediol反应得到的中间体aldehyde4为模型(Scheme2),用18O2氧化,得到标记得产物5a(HREIMS:m/z.M+,C12HO18O,.).证实C-C键断裂机制。

Wnt/β-catenin信号通路在肿瘤发展阶段表达异常活跃。寻找拮抗此信号通路的药物可发挥抗癌作用。可用·HEKW细胞[稳定转染Wnt3a、Renilla和SuperTopflash荧光素酶(ST-Luc)的HEK细胞)]检测化合物1-3对Wnt信号通路的抑制活性。发现加入化合物2的HEKW细胞呈剂量依赖性降低Wnt3a诱导的ST-Luc转录(图4A)。同时,HEKW细胞暴露于浓度递增(0-50μM)的化合物2中,24小时后,Wnt靶基因axin2、c-myc、cyclinD1和Survivin的表达明显受到抑制(图4B)。在HT29结直肠癌细胞证实存在同样现象。β-catenin是典型的Wnt信号通路的重要组成部分,它可被 化破坏,然后通过蛋白酶体途径泛素化 被降解。作者使用Westernblot技术检测加入化合物2(时间与剂量均变化)孵育的HEKW细胞中总的β-catenin蛋白水平和 化的β-catenin的蛋白水平的变化(图4C-D)。因为Wnt信号通路与细胞增殖密切相关,因此使用MTS法检测化合物2对Caco2,HT29,HCT细胞抑制活性,IC50分别为10.97,31.78,42.58μM。综上所述,化合物2具有良好抗癌活性,可具有开发先导抗癌药物的潜力。

文章总结

作者发现自然界中存在一个新的6/6/3三环体系的 烷二萜骨架。作者不仅推测化合物1的生合成途径,还采用半合成的方式尝试对其进行仿生合成。尽管没有成功,但作者半合成一个具有5/5/6/3四环体系的 烷二萜骨架化合物2,证实其合成过程中2- 醛片段的脱碳机理。发现化合物2的具有良好拮抗Wnt信号通路活性。

本文于年7月13日在线发表于ACS旗下期刊OrganicLetters

王莉为 作者,通讯作者为*胜雄研究员,中国科学院昆明植物研究所为通讯单位

文章


本文编辑:佚名
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