Dokument: Isolation and structure elucidation of bioactive secondary metabolites of sponge-derived fungi collected from the Mediterranean sea (Italy) and Bali sea (Indonesia)

Titel:	Isolation and structure elucidation of bioactive secondary metabolites of sponge-derived fungi collected from the Mediterranean sea (Italy) and Bali sea (Indonesia)
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2718
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20040127-000718-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Effendi, Hefni [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 12,32 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Proksch, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Ebel, Rainer [Gutachter]
Stichwörter:	sekundärstoffe, fungi, Mittelmeer, Balimeer, Triterpenacetat, Deoxyterphenylin, Terprenin 2, TerpreninepoxidSecondary metabolites, fungi, Mediterranea, Bali, Triterpene acetate, Deoxyterphenylin, Terprenin 2, Terprenin epoxide
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Aus 79 schwammassoziierten Pilzstämmen, isoliert von aus Elba (Italien) und Westbali (Indonesien) stammenden Schwämmen, wurden aufgrund der Ergebnisse eines Bioaktivitätscreenings fünf Stämme zur weiteren Bearbeitung ausgewählt. Die Proben wurden vor Ort von Tauchern gesammelt und später im Alfred Wegener Institut (AWI) für Marine und Polare Ökologie, Bremerhaven, und im Institut für Pharmazeutische Biologie, Heinrich-Heine Universität, Düsseldorf, Deutschland, kultiviert. Penicillium sp. sowie Verticillium cf cinnabarium wurden von dem aus Elba stammenden Schwamm Ircinia fasciculata isoliert, Fusarium sp. von Axinella damicornis (ebenfalls aus Elba) und Lecanicillium evansii 1 und 2 aus den westbalineschen Schwämmen Callyspongia sp. and Hyrtios sp. Das Bioaktivitätscreening, das zur Auswahl dieser fünf Stämme führte, beinhaltete die Untersuchung ihrer Wirkung auf brine shrimp (Artemia salina), Insekten (Spodoptera littoralis) und ihrer antimikrobiellen Aktivität [grampositive Bakterien (Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus), gramnegative Bakterien (Escherichia coli), und drei Pilze (Saccharomyces cerevisiae, Candida albicans, Cladosporium herbarum)]. Bei der Auswahl dieser Stämme zur weiteren Bearbeitung wurden weiterhin die Verteilung der aus den ESI-MS Spektren zur entnehmenden Molekulargewichte und die Einzigartigkeit der UV Spektren der im jeweiligen Rohextrakt enthaltenen und in der HPLC sichtbaren Verbindungen berücksichtigt. Die Kultivierung der Stämme 1, 2, und 3 in Form von 10 l Standkulturen in Wickerham Medium sowie deren taxonomische Einordnung wurden am AWI vorgenommen. Die Stämme 4 und 5 wurden durch das Centraalbureau voor Schimmelcultures, Baarn, die Niederlande identifiziert und erwiesen sich als neue Spezies. Diese beiden Stämme wurden in Standkulturen in Wickerham Medium am Institut für Pharmazeutische Biologie, der Heinrich-Heine Universität Düsseldorf, kultiviert. Insgesamt 31 Verbindungen konnten nach Extraktion der Kulturen und Isolierung der gebildeten Sekundärstoffe aufgeklärt werden. Sechs dieser Verbindungen wurden von Penicillium sp. isoliert. Es waren Anthrachinone (Emodin, Hydroxyemodin), ein Alkaloid (Meleagrin), ein Bipeptid (Cyclo-leucylprolyl) und Triterpene (Citreohybridonol, Andrastin A). Acht weitere Verbindungen stammen aus Verticillium cf cinnabarium, darunter einfache aromatische Verbindungen (3-Hydroxyanthranilicsäure, 4-Hydroxybenzaldehyd, Tyramin), Bipeptide (Cyclo-alanyltryptophan, Cyclo-prolylvalyl, Cyclo-leucylprolyl), ein Alkaloid (Verticillin B) und ein Steroid (Lichesterol). Drei Verbindungen (das Steroid Ergosterolperoxid, ein Triterpenacetat und ein Cerebrosid) konnten aus Fusarium sp. isoliert werden. Die zwei neuen Stämme von L. evansii enthielten sehr verschiedenartige Metabolite. Dies fiel bereits durch das Verteilungsmuster der einzelnen Peaks in der HPLC der Rohextrakte auf und konnte später bestätigt werden. Beide Stämme von L. evansii schienen in einem Medium ohne Zusatz von Meersalz zunächst viel schneller zu wachsen. Nach sieben Tagen des Wachstums waren jedoch keine merklichen Unterschiede hinsichtlich der Farbe und Dichte des Myzels mehr zu erkennen. Die Oberfläche jedes Kulturmediums war vollständig von dem weißen Myzel bedeckt. Die L. evansii Kultur (Stamm 2), die ohne den Zusatz von Meersalz gezüchtet wurde, enthielt eine größere Bandbreite an Sekundärstoffen, was durch die Anzahl an Peaks im HPLC-Spektrum belegt werden konnte. Für Stamm 1 traf dies jedoch nicht zu. Aus L. evansii (Stamm 1) konnten sieben Verbindungen isoliert werden, darunter phenolische Verbindungen (Terphenylin, Deoxyterphenylin, Terprenin 2, Terpreninepoxid), ein Bipeptid (Cyclo-tyrosylprolyl) und einfache aromatische Verbindungen (Acetylhydroxybenzamid, 4-Hydroxy-benzaldehyd). Stamm 2 von L. evansii enthielt sieben Verbindungen: Nukleoside (Cytosinribosid, Cytosin deoxyribosid, Adenosinribosid, Adenosindeoxyribosid), Steroide (Ergosterolperoxid, Dehydro-ergosterolperoxid), und ein Cerebrosid C. Unter diesen Verbindungen befinden sich auch vier neue Naturstoffe (ein Triterpenacetat, Deoxyterphenylin, Terprenin 2, und Terpreninepoxid). Bei dem Triterpenacetat handelt es sich aufgrund des Vorhandenseins einer Hydroxyl-Gruppe in Position 2 um eine neue Verbindung im Gegensatz zu ähnlichen bereits bekannten Verbindungen. Bereits 100 µg Triterpenacetat zeigten eine starke Aktivität gegen S. aureus. Der Hemmhof zeigte eine Größe von 7 mm im Durchmesser. Außerdem konnte eine cytotoxische Wirkung auf menschliche Krebszelllinien festgestellt werden mit einer Wachstumshemmung von 91.25% (JURKAT), von 36.00% (THP-1) und von 85.67% (MM-1). In dem neuen Deoxyterphenylin befindet sich eine Methoxygruppe in Position 4? im Gegensatz zu der bereits bekannten Verbindung, wo sie sich in Position 2? befindet. Die ungewöhnliche Prenylseitenkette, die in Position 3 direkt an den Phenylring gebunden und nicht wie sonst über einen Sauerstoff verbunden ist, ist ein Charakteristikum für das neue Terprenin 2. In dem neuen Terpreninepoxid befindet sich der Epoxidfunktion in der Seitenkette. After performing biological screening tests on 79 fungal strains, isolated from several different sponges, collected from Elba (Italy) and west Bali sea (Indonesia), five different sponge-derived fungi were chosen for isolation of their secondary metabolites on the basis of bioassay-guided fractionation. Elba and Bali fungal samples were stored in the Alfred Wegener Institute (AWI) for Marine and Polar Ecology, Bremerhaven, and in the Institute for Pharmaceutical Biology, Heinrich-Heine University, Düsseldorf, Germany, respectively. The selected fungi included Penicillium sp. (1) isolated from the sponge Ircinia fasciculata collected from Elba sea, Verticillium cf cinnabarium (2) derived from Ircinia fasciculata collected from Elba sea, Fusarium sp. (3) isolated from Axinella damicornis also originated from Elba sea, Lecanicillium evansii (strain 1) (4) derived from Callyspongia sp., and L. evansii (strain 2) (5) separated from Hyrtios sp. Both strains of L. evansii were collected from west Bali sea. The selection of these five fungi was based on their biological activities toward brine shrimp (Artemia salina), insects (Spodoptera littoralis), and on their antimicrobial activity [two gram positive bacteria (Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus), gram negative bacteria (Escherichia coli), and three fungal strains (Saccharomyces cerevisiae, Candida albicans, Cladosporium herbarum)]. The uniqueness of their UV absorption patterns displayed by the HPLC chromatogram and the distribution of molecular weights in the crude extracts prevailed by the ESI-MS were also taken into account. Mass stand cultivations (10 litre) of fungi 1, 2 and 3 in Wickerham medium and taxonomical identification were performed in AWI. Fungi 4 and 5, identified by Centraalbureau voor Schimmelcultures, Baarn, Netherlands, were new fungal species. Stand cultures of these new fungi species in Wickerham medium were conducted at the Institute for Pharmaceutical Biology, Heinrich-Heine University. Thirty one compounds were identified in this study. Six compounds were isolated from Penicillium sp. They consisted of anthraquinones (emodin, hydroxyemodin), an alkaloid (meleagrine), a bipeptide (cyclo-leucylprolyl), and triterpenes (citreohybridonol, andrastin A). Eight compounds were derived from Verticillium cf cinnabarium. These compounds included simple aromatic compounds (3-hydroxyanthranilic acid, 4-hydroxybenzaldehyde, tyramine), bipeptides (cyclo-alanyltryptophan, cyclo-prolylvalyl, cyclo-leucylprolyl), an alkaloid (verticillin B), and a steroid (lichesterol). Only three compounds [steroid (ergosterol-5,8-peroxide), triterpene acetate, and cerebroside] could be derived from Fusarium sp. L. evansii strain 1 and 2 contained different metabolites. This was conspicuously indicated by different HPLC peak distributions. Both strains of L. evansii cultivated in media without salt tended to grow much faster at the onset of the culture period. After seven days of the culture period, however, both strains indicated no visual colour and density differences. The surface of each culture flask was entirely covered by the white mycellia. L. evansii when grown in the media without salt contained slightly more diverse secondary metabolites. This was supported by the HPLC spectrum of strain 2 crude extract, that possessed much more peaks. But it was not the case in strain 1. Seven compounds were isolated from L. evansii (strain 1). Those compounds comprised phenolic compounds (terphenylin, deoxyterphenylin, terprenin 2, terprenin epoxide), bipeptide (cyclo-tyrosylprolyl), and simple aromatic compounds (acetyl hydroxybenzamide, 4-hydroxybenzaldehyde). Meanwhile, strain 2 of L. evansii possessed seven compounds constituting nucleosides (cytosine riboside, cytosine deoxyriboside, adenosine riboside, adenosine deoxyriboside), steroids (ergosterol-5,8-peroxide, dehydro ergosterol-5,8-peroxide), and cerebroside C. Among the isolated metabolites, four of them (triterpene acetate, deoxyterphenylin, terprenin 2, and terprenin epoxide) were new compounds. The triterpene acetate was new because of the existence of a hydroxyl group at position C2. As much as 100 µg of triterpene acetate was found active against S. aureus, which inhibited 7 mm diameter of its growth zone. In addition, the triterpene acetate also exhibited cytotoxicity toward human cancer cell lines with growth inhibition of 91.25% (JURKAT), 36.00% (THP-1), and 85.67% (MM-1). The methoxy group of the new deoxyterphenylin is located at position 4?, whilst in the reported deoxyterphenylin, it is attached to position 2?. The unusual prenyl side chain which was directly bound to phenyl ring through position 3, without an oxygen bridge as normally reported, marked the characteristic of the new terprenin 2. The new terprenin epoxide is characterised by the epoxy group in the side chain.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	27.01.2004
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	13.01.2004
Datum der Promotion:	13.01.2004