Dokument: Secondary Metabolites from Fungi: Diversity Enhancement, Structure Elucidation and Bioactivity

Titel:	Secondary Metabolites from Fungi: Diversity Enhancement, Structure Elucidation and Bioactivity
Weiterer Titel:	Sekundärmetaboliten aus Pilzen – Erhöhung der Diversität, Strukturaufklärung und Bioaktivität
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=44790
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20180205-104950-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Wang, Hao [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 21,63 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 02.02.2018 / geändert 02.02.2018
Beitragende:	Prof. Dr. Proksch, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Kassack, Matthias U. [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Pilze bilden eine wichtige Quelle für phamakologisch aktive Sekundärmetaboliten aus strukturell unterschiedlichsten Stoffgruppen. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Untersuchung der Sekundärmetabolitmuster des Bodenpilzes Gymnascella dankalienses, des endophytischen Pilzes Aspergillus aculeatus und des Flechtenassoziierten Pilzes Apiospora montagnei. Um die volle chemische Diversität auszunutzen und kryptische Sekundärmetaboliten aus schlafenden Genclustern zu erschließen, wurden durch Supplementierung verschiedener Halogenidsalze oder Modifikation der verfügbaren Stickstoffquellen, OSMAC (One Strain MAny Compounds) Kultivierungsexperimente auf Reismedium durchgeführt. Die Strukturaufklärung der isolierten Sekundärmetaboliten erfolgte durch Kernspinresonanz-Spektroskopie (NMR) und Massenspektrometrie (MS). Die Bestimmung der absoluten Konfiguration erfolgte per Röntgenkristallstrukturanalyse, Marfey-Analyse und dem Vergleich von spezifischen optischen Rotationen und NMRDaten mit Literaturquellen. Unter den isolierten Pilzsekundärmetaboliten zeigten Gymnastatin I–J, T und W, sowie Secalonsäuren D und F, Libertelleron G, NHydroxyapiosporamid, Apiosporamid, Acremonon G und Bostrycin eine signifikante Zytotoxizität gegenüber der Mauslymphomzelllinie L5178Y. Diese Dissertation setzt sich aus den folgenden Publikationen zusammen, deren Manuskripte bereits veröffentlicht oder eingereicht wurden. Die gezielte Festphasenfermentation des Bodenpilzes Gymnascella dankaliensis führt zu neuen Brom-Tyrosinalkaloiden. Nach der Zugabe von Natriumbromid zu einer Reisfermentation des Bodenpilzes Gymnascella dankaliesis konnten die sieben neuen Brom-Tyrosinalkaloide Gymnastatine T–Y (1–6) und Dankastatin D (7), zusammen mit den ebenfalls bromierten, bekannten Gymnastatinen I–K (8–10), isoliert werden. Keine der genannten Verbindungen konnten in Reisfermentationen, denen kein Natriumbromid zugesetzt wurde oder die stattdessen Natriumchlorid enthielten, detektiert werden, was die bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit des pilzlichen Sekundärstoffwechsels demonstriert. Alle Strukturen wurden durch mittels ein- und zweidimensionaler NMRSpektroskopie, sowie Massenspektrometrie aufgeklärt. Die absolute Konfiguration von Gymnastatin T (1) wurde über Röntgenkristallstrukturanalyse bestimmt. Alle isolierten Verbindungen zeigten starke bis moderate Zytotoxizität gegenüber der Mauslymphomzelllinie L5178Y mit IC50-Werten zwischen 0,078 und 14,1 µM. Produktion von Indolalkaloiden durch den endophytischen Pilz Aspergillus aculeatus unter Anwendung von OSMAC-Bedingungen Der endophytische Pilz Aspergillus aculeatus wurde aus den Blättern des Papayabaums Carica papaya isoliert und anschließend auf Reismedium kultiviert. Diese initiale Fermentation führte zur Isolation eines neuen Indolalkaloids (1), sowie dreizehn bekannter Verbindungen (14–25). Anschließend wurden, durch Anreicherung des Reismediums mit acht verschiedenen Natrium- oder Ammoniumsalzen, OSMAC Kultivierungsansätze durchgeführt. Die Supplementierung mit 3,5% Natriumnitrat verursachte erhebliche Veränderungen des durch HPLC analysierten Sekundärstoffmusters. Die darauffolgende Isolation förderte einige neue Indolalkaloide (1–10), zusammen mit drei bekannten Verbindungen (11–13), zutage, von denen 2–10 und 12–13 nicht in den Reiskontrollkulturen detektiert wurden. Sämtliche Strukturen wurden mittels ein- und zweidimensionaler NMR-Spektoskopie und Massenspektrometrie aufgeklärt. Die absoluten Konfigurationen der Indolderivate wurden durch Marfey- und Röntgenkristallstrukturanalyse bestimmt. Verbindungen 19–22 zeigten Zytotoxizität gegenüber der Mauslymphomzelllinie L5178Y mit IC50- Werten von jeweils 3,4, 1,4, 7,3 und 23,7 µM Sekundärmetaboliten des Flechten-assoziierten Pilzes Apiospora montagnei Eine Reisfermentation des endophytischen Pilzes Apiospora montagnei, welcher aus einer Flechte der Gattung Cladonia isoliert wurde, führte neben der Isolation von 19 bekannten Verbindungen (4–22), zur Isolation des neuen Diterpenoids Libertellenon L (), des neuen Pyridinalkaloids 23-O-acetyl-N-hydroxyapiosporamid (2) und des neuen Xanthonderivats 8-Hydroxy-3-hydroxymethyl-9-oxo-9H-xanthen-1-carbonsäure methyl ester (3). Die Strukturen der neuen Verbindungen wurden durch den Einsatz von ein- und zweidimensionaler NMR-Spektroskopie und hochauflösender Massenspektrometrie aufgeklärt. Die absolute Konfiguration des neuen 6,7-secoLibertellenonderivats 1 wurde mittels Röntgenkristallstrukturanalyse bestimmt. Das Hinzufügen von Natriumchlorid oder Ammoniumchlorid zum Reismedium führte zur Isolation von vier weiteren, bekannten Verbindungen (23–26). Die Verbindungen 7–8, 18 und 26 zeigten signifikante Zytotoxizität gegenüber der Mauslymphomzelllinie L5178Y mit IC50-Werten von jeweils 2,6, 0,2, 2,1, 2,7 und 1,7 µM. Fungi are an important source of structurally diverse and pharmacologically active secondary metabolites. This dissertation describes investigations on bioactive secondary metabolites from the soil-derived fungus Gymnascella dankaliensis, the endophytic fungus Aspergillus aculeatus and the lichen-associated fungus Apiospora montagnei. OSMAC (One Strain MAny Compounds) approaches were applied to trigger silent secondary metabolic gene clusters to exploit chemical diversity of fungi by adding halide to solid rice medium or by modification of nitrogen sources. The structures of isolated secondary metabolites were elucidated by NMR spectra and MS data. The absolute configuration of new compounds was determined by X-ray analysis, Marfey’s method and by comparison of optical rotation and NMR data with the literature. Among the isolated fungal secondary metabolites, gymnastatins I–J, T and W, secalonic acids D and F, libertellenone G, N-hydroxyapiosporamide, apiosporamide, acremonone G and bostrycin exhibited significant cytotoxicity against the murine lymphoma cell line L5178Y. This dissertation consists of the following three published or submitted manuscripts. Targeted solid phase fermentation of the soil dwelling fungus Gymnascella dankaliensis yields new brominated tyrosine-derived alkaloids. Seven new brominated tyrosine-derived alkaloids, gymnastatins T–Y (1–6) and dankastatin D (7), together with three known likewise brominated analogues gymnastatins I– K (8–10) were isolated from the soil fungus Gymnascella dankaliensis through fermentation on solid rice medium following addition of NaBr. None of these compounds were detected when the fungus was cultured on rice that either lacked NaBr or that contained NaCl instead, indicating a remarkable plasticity of the fungal secondary metabolism. All structures were elucidated on the basis of one and two dimensional NMR spectroscopic analyses and MS data. The absolute configuration of the new gymnastatin T (1) was determined by X-ray crystallographic data. All isolated alkaloids showed potent to moderate cytotoxicity against the L5178Y mouse lymphoma cell line with IC50 values ranging from 0.078 to 14.1 μM. Indole alkaloids produced by an endophytic fungus Aspergillus aculeatus using an OSMAC approach The endophytic fungus Aspergillus aculeatus isolated from leaves of the papaya plant Carica papaya was fermented on solid rice medium, yielding a new indole alkaloid (1) and thirteen known compounds (11, 14–25). In addition, an OSMAC approach was employed by adding eight different sodium or ammonium salts to the rice medium. Addition of 3.5% NaNO3 caused a significant change of the metabolite pattern of the fungus as indicated by HPLC analysis. Subsequent isolation yielded several new indole derived alkaloids (1–10) in addition to three known compounds (11–13), among which compounds 2–10, 12–13 were not detected in the rice control culture. All structures were unambiguously elucidated by one and two dimensional NMR spectroscopy and by mass spectrometry. The absolute configuration of the indole derivatives was determined by Marfey’s reaction and X-ray single crystal diffraction. Compounds 19–22 showed cytotoxicity against the L5178Y mouse lymphoma cell line with IC50 values of 3.4, 1.4, 7.3 and 23.7 μM, respectively Secondary metabolites of the lichen-associated fungus Apiospora montagnei The endolichenic fungus Apiospora montagnei isolated from the lichen Cladonia sp. was cultured on solid rice medium, yielding the new diterpenoid libertellenone L (1), the new pyridine alkaloid, 23-O-acetyl-N-hydroxyapiosporamide (2) and the new xanthone derivative 8-hydroxy-3-hydroxymethyl-9-oxo-9H-xanthene- 1-carboxylic acid methyl ether (3) together with 19 known compounds (4–22). The structures of the new compounds were elucidated by 1D and 2D NMR spectra as well as by HRESIMS data. The absolute configuration of the new 6,7-seco-libertellenone derivative 1 was determined by single-crystal X-ray diffraction. Four additional known compounds 23–26 were isolated when NaCl or NH4Cl were added to solid rice medium. Compounds 7–9, 18 and 26 exhibited significant cytotoxicity against the L5178 murine lymphoma cell line with IC50 values of 2.6, 0.2, 2.1, 2.7 and 1.7 μM, respectively.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische Biologie und Biotechnologie
Dokument erstellt am:	05.02.2018
Dateien geändert am:	05.02.2018
Promotionsantrag am:	19.12.2017
Datum der Promotion:	30.01.2018