Dokument: Neue Naturstoffe endophytischer Pilze aus Mangrovenpflanzen – Strukturaufklärung und Bioaktivität

Titel:	Neue Naturstoffe endophytischer Pilze aus Mangrovenpflanzen – Strukturaufklärung und Bioaktivität
Weitere Titel:	New natural products from endophytic fungi from mangrove plants – Structure elucidation and biological activity Nouveaux produits naturels issus de champignons endophytes de plantes de mangrove – Élucidation de la structure et l'activité biologique
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=26300
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20130719-092037-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Rönsberg, David [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 31,12 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 17.07.2013 / geändert 17.07.2013
Beitragende:	Prof. Dr. Proksch, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Kassack, Matthias U. [Gutachter]
Stichwörter:	Endophyten, endophytische Pilze, Phomoxanthon A, Pestalotiopsis virgatula, Phomopsis longicolla, Sonneratia caseolaris
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die Suche nach neuen Arzneistoffen aus natürlichen Quellen gestaltet sich heutzutage aufgrund moderner analytischer Methoden sowie der umfassenden Kenntnis physiologischer Mechanismen effizienter als je zuvor. Die wachsende Gefahr der raschen Resistenzentwicklung gegenüber etablierten Arzneistoffen und ihr teilweise starkes Nebenwirkungspotential machen diese Suche besonders im Rahmen der Antibiotika- und der Antitumortherapie unabdingbar. Bioaktive Sekundärstoffe aus endophytischen Pilzen bilden dabei einen Schwerpunkt der Naturstoffforschung. Von besonderem Interesse sind endophytische Pilze aus pflanzlichen Quellen, die in der Lage sind unter extremen Bedingungen wie Trockenheit, hoher Salinität, Hitze oder Kälte und mit einer Vielzahl an konkurrierenden Organismen, die ihren natürlichen Lebensraum miteinander teilen müssen, zu überleben. Insbesondere Endophyten nehmen an diesem Konkurrenzkampf durch die Biosynthese besonderer Naturstoffe teil. Diese Tatsachen machen Endophyten aus solchen Umgebungen, zu denen beispielsweise Mangrovenwälder gehören, bei der Suche nach neuen bioaktiven Verbindungen besonders interessant. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene endophytische Pilze aus Teilen von Mangrovenpflanzen isoliert und unter festgelegten Bedingungen (Temperatur, Lichtzufuhr, Wachstumsdauer, Kulturmedium) kultiviert. Aus diesen Kulturen wurden anschließend mit organischen Lösungsmitteln Pilz-Extrakte hergestellt, die durch moderne chromatographische Verfahren in ihre Einzelkomponenten aufgetrennt wurden. Die chemischen Strukturen der isolierten Reinsubstanzen konnten dann mittels ihrer gemessenen Spektraldaten (NMR, MS, CD, OR) aufgeklärt werden. Insgesamt wurden in dieser Arbeit 25 Sekundärstoffe isoliert, von denen 11 neue Naturstoffe darstellen. Darüber hinaus konnten neben einer bekannten Verbindung auch vier neue von Naturstoffen abgeleitete Substanzen gewonnen und isoliert werden. Zur Bestimmung der Bioaktivität wurden die Substanzen daraufhin verschiedenen biologischen und chemischen Testsystemen unterzogen und dabei auf ihre antibiotische, tumorhemmende, immunmodulatorische, insektizide und/oder radikalfangende Aktivität untersucht. In der vorliegenden Dissertation werden die in wissenschaftlichen Fachjournalen veröffentlichten oder zur Publikation eingereichten Ergebnisse in Form der jeweiligen Manuskripte dargestellt: Pestalotiopsis virgatula Pestalotiopsis virgatula aus der Mangrovenpflanze Sonneratia caseolaris lieferte acht Substanzen, von denen fünf neue Naturstoffe darstellen. Sämtliche aus diesem Pilz isolierte Substanzen gehören der Substanzklasse der Pyrone an und zeigten in den durchgeführten Bioassays keine bemerkenswerte Aktivität. Phomopsis longicolla I Es wurde ein Extrakt des auf festem Reismedium kultivierten Pilzes Phomopsis longicolla, der aus der Mangrovenpflanze Sonneratia caseolaris isoliert wurde, untersucht. Die chromatographische Trennung des Extraktes lieferte drei neue Sekundärstoffe und fünf bekannte natürliche Verbindungen. Die isolierten Verbindungen wurden in verschiedenen Bioassays auf ihre Zytotoxizität und immunomodulatorische Aktivität untersucht, wobei die Substanzen, die durch ein Tetrahydroxanthenon-Grundgerüst charakterisiert sind, besonders wirksam waren. Der bekannte und besonders bioaktive Naturstoff Phomoxanthon A wurde zusätzlich chemischen Derivatisierungsreaktionen unterworfen, um nach Auswertung der Biotestergebnisse der Derivate erste Aussagen zu Struktur-Aktivitäts-Beziehungen machen zu können. Des Weiteren konnte die bereits 2005 publizierte absolute Stereochemie der Verbindung durch neue Untersuchungen revidiert werden. Phomopsis longicolla II Die Extrakte des endophytischen Pilzstammes Phomopsis longicolla aus der Mangrovenpflanze Sonneratia caseolaris, lieferten insgesamt zehn Verbindungen. Der Pilz wurde dabei zur Untersuchung der Effekte verschiedener Nährböden auf das Spektrum an gebildeten Sekundärmetaboliten getrennt auf den beiden festen Medien Reis und Bohnen kultiviert. Unter den isolierten Verbindungen wurden drei neue Naturstoffe identifiziert, die alle aus dem Extrakt des auf Reis kultivierten Pilzes aufgereinigt werden konnten. Vorausgehende Bioaktivitäts-Screenings mit Extrakten und Fraktionen haben gezeigt, dass die Verbindungen der Extrakte des auf Reismedium kultivierten Pilzes wirksamer sind, als die der Bohnenkultur-Extrakte. Die Untersuchung der biologischen Aktivität umfasste Zytotoxizitätstests sowie die Untersuchung der antimikrobiellen und insektiziden Aktivität. Zwei der isolierten Naturstoffe – ein Polyketid sowie ein Steroid – zeigten starke zytotoxische Wirkungen. Nowadays, the search for new drugs from natural sources is more efficient than ever, due to modern analytical methods and in-depth knowledge of physiological mechanisms. The increasing risk for rapid development of resistance towards established drugs and its consequences make this search essential particularly in the fields of antibiotics and anticancer therapy. During the last few decades, endophytic fungi evolved as a goldmine providing bioactive secondary metabolites with unique chemical scaffolds and potential pharmacological activities. Of particular interest are endophytic fungi from plants, which are able to survive in extreme conditions such as drought, salinity, heat or cold, and with a variety of competing organisms living in their natural habitats. Interestingly, endophytes take part in this competition by the biosynthesis of special natural products which defend their hosts against predators or competitors. These facts make endophytes from extreme environments, which include mangroves very interesting in the search for new bioactive compounds. In this dissertation, different endophytic fungi were isolated from mangrove plants and cultured under defined conditions (temperature, light delivery, duration of growth, culture medium). These cultures were then extracted with organic solvents. Using modern chromatographic techniques, the extracts were fractionated and finally purified into their individual components. Then, the chemical structures, including absolute and relative configurations of the isolated pure substances were established on the basis of extensive spectroscopic analyses including 1D, 2D NMR, MS, CD, and OR. Overall, in this work 25 secondary metabolites were isolated, of which 11 are identified as new natural products. Additionally, five natural product derived compounds were gained. To determine the bioactivity, the isolated compounds were then subjected to various biological and chemical assays, examining their antibiotic, antitumor, immunostimulatory, insecticidal and/or radical scavenging activity(ies). In the present dissertation, results already published in scientific journals or submitted for publication, are presented in the form of the respective manuscripts: Pestalotiopsis virgatula The fungal strain P. virgatula, isolated from the mangrove plant Sonneratia caseolaris, yielded eight substances, from which five are new natural products. All of the isolated substances belong to the class of pyrones and showed no remarkable activity in the conducted bioassays. Phomopsis longicolla I An EtOAc extract of the endophytic fungus Phomopsis longicolla obtained from the mangrove plant Sonneratia caseolaris and cultured on solid rice medium, was examined. The chromatographic separation of the extract yielded three new together with five known secondary metabolites. All compounds were tested for cytotoxic and immunomodulatory activity, among which the tetrahydroxanthenone dimers were highly potent. The most bioactive natural product, phomoxanthon A, was subjected to chemical derivatization reactions, to establish preliminary structure-activity relationships based on the bioassay results of those derivatives. Furthermore, the absolute stereochemistry of the compound that has been published in 2005 could be revised by new studies. Phomopsis longicolla II In this manuscript, a chemical investigation of the EtOAc extracts of the endophytic fungal strain Phomopsis longicolla, was carried out affording a sum of ten compounds from both solid rice and solid bean culture media. Among the isolated compounds, three new natural products were identified; all of them were purified from the fungus when cultivated on solid rice medium. Preliminary bioactivity screenings with extracts and fractions showed that the compounds produced by the fungus grown on solid rice were more effective than those from the bean culture extracts, which was confirmed by detailed single component conducted bioassays, including cytotoxicity (MTT) assay, insecticidal and antimicrobial assays. Two natural products, one of which is a polyketide and the other one a steroid, showed strong cytotoxic activity.
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Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische Biologie und Biotechnologie
Dokument erstellt am:	19.07.2013
Dateien geändert am:	19.07.2013
Promotionsantrag am:	31.05.2013
Datum der Promotion:	16.07.2013