桦褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途径探讨

赵芬琴，王雪慧，王宁宁，蒋莉珂，郁慧敏，陈文娟

1. 河南大学药物研究所，河南 开封 475004； 2. 河南大学药学院，河南 开封 475004

桦褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途径探讨

赵芬琴1,2，王雪慧2，王宁宁2，蒋莉珂2，郁慧敏2，陈文娟2

1. 河南大学药物研究所，河南 开封 475004； 2. 河南大学药学院，河南 开封 475004

在对桦褐孔菌进行化学分离及结构鉴定的基础上，综合分析桦褐孔菌中系列羊毛脂烷型三萜的结构相关性及化合物含量，探讨其生物合成途径。

桦褐孔菌；羊毛脂烷型三萜；生物合成途径

桦褐孔菌(Inonotusobliquus(Pers.：Fr.) Pilat)，又名Fuscoporiaobliqua或Poriaobliqua，为担子菌亚门、多孔菌目、刺革菌科的药用真菌，在亚洲、欧洲及北美均有分布，它作为抗肿瘤药物在民间使用已有很长历史[1-2]。桦褐孔菌的活性成分主要为羊毛脂烷型三萜类化合物[3-13]，且绝大多数为桦褐孔菌的独有成分，迄今未在任何其他天然物中发现这些化合物。本实验组也报道了7个从桦褐孔菌中分离得到的新化合物，均属羊毛脂烷型三萜。其中包括1个三降三萜，还有1个羊毛脂烷型新天然产物[14-15]。实验中发现，lanosterol、inotodiol和trametenolic acid三个化合物的含量最高，3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al的含量次之，推测它们也是桦褐孔菌中众多其他次生代谢产物的生物原料。

1 桦褐孔菌中系列羊毛脂烷型三萜的结构分析

桦褐孔菌中的萜类化合物绝大多数为羊毛脂烷型四环三萜，为桦褐孔菌的代表性成分，常见母核结构类型有“3β-羟基-8-烯”“3β-羟基-7,9-二烯”和“3β-羟基-8-烯-7-酮”，少数具有“3β-羟基-9-烯-7-酮”或“3β-羟基-7-烯-11-酮”等母核类型。此外，尚有化合物具有变形的羊毛甾母核。17-侧链大至分为三类：链状、环状、24位连有甲基。17-侧链成环时，多为C-21与C-24连接形成环戊烷，也有C-21与C-23或C-24之间形成酯环，或C-22与C-25之间形成醚环。取代基绝大多数为OH，亦有CHO、COOH、OOH或酮基，常见的取代位置为21-、22-、24-、25-，也有在1-、7-、11-、15-或28-位有取代。详见表1。

表1 桦褐孔菌中的羊毛脂烷型三萜

续表1

续表1

2 桦褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途径探讨

已有文献对桦褐孔菌中的21,24-cyclolanostane类三萜的生物合成进行讨论，认为inonotsutriols A(29)和inonotsutriols B(30)是由主成分3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al(7)环合而成[10]。综合分析桦褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的结构相关性及化合物含量，分析其生物合成途径认为，它们均系主成分lanosterol(4)在不同酶的作用下变化而来，由它生成桦褐孔菌中三个含量最高的化合物inotodiol(6)、3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al (7)和trametenolic acid (8)后，进而在内源生物酶的作用下，由这三个化合物分别衍生出复杂多样的次生代谢产物。见图1、图2。

Lanosterol (4)在21-氧化酶的作用下生成3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al (7)，继而由Δ24,25双键进攻21-CHO生成碳正离子中间体，再与OH-结合生成“21,24-环戊烷”结构。在此过程中，因平面结构的21-CHO可以从两面接受Δ24,25双键的进攻，且24,25双键也为平面性结构，可从两面与21-CHO结合，从而生成了21α-OH (inonotusanes A (31)和inonotusanes B (32))、21β-OH (inonotsutriol A (29)和inonotsutriol B (30))。

图1 桦褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途径(1)

图2 桦褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的生物合成途径(2)

3β-hydroxy-lanosta-8,24-diene-21-al (7)中21-CHO可氧化为21-COOH (trametenolic acid (8))，继而再受24-氧化酶的作用，并发生双键移位，生成“24-羟基-25-烯”结构，进一步氧化生成“24-酮-25-烯”结构(inonotusane F (19))；trametenolic acid (8)也可在25-羟基化酶的作用下，并经双键移位，生成“23-烯-25-羟基”结构(saponaceoic acid I (12))。

Lanosterol (4)亦可羟基化生成inotodiol (6)，继而在氧化酶的作用下，inotodiol (6)的24-双键断裂生成24-CHO，22-OH脱水生成Δ22,23双键，从而生成α,β-不饱和羰基共轭体系(inonotusane C (26)和3β-hydroxy-25,26,27-trinorlanosta-8,22E-dien-24-oic acid (27))；另一方面，inotodiol (6)的24-双键断裂生成24-CHO后，可继续氧化为24-COOH，再脱羧生成inonotusane D (28)[14]。

Inotodiol (6)可在不同的羟化酶作用下，引入25-OH(fuscoporianol C (11))或24-OH(inonotsutriols D (16)和inonotsutriols E (17))，24-OH再氧化生成24-酮(3β,22α-dihydroxylanosta-8,25-diene-24-one (18))；inonotsutriols E (17)中22-羟基氧原子可进攻Δ25,26，环合并生成正离子中间体，继而转化为更稳定的碳正离子中间体，再与H+结合生成inonotsuoxides A (33)和inonotsuoxides B (34)。

此外，桦褐孔菌中羊毛脂烷型三萜的母核中，Δ8,9受7,11-脱氢酶影响可转变为Δ7,8和Δ9,11的共轭双烯结构，如化合物inotodiol (6)转变为3β,22-dihydroxylanosta-7,9(11),24-triene (38)、trametenolic acid (8)转变为3β-hydroxylanosta-7,9(11),24-trien-21-oic acid (39)、inotolactone B (24)转变为inotolactone A (43)、inonotsuoxide B (34)转变为ganodecochlearin A (42)等。

桦褐孔菌中存在复杂多样的羟基化酶，催化其羊毛甾母核，从而在不同位置引入羟基，inonotusane E (46)、inonotusols A (51), inonotusols B (52), inonotusols C (44), inonotusols D (45)和inonotsudiol A (49)即在此作用下生成。

[1] Lemont B. KIER. Triterpenes of Poria obliqua [J]. Eur J Med Chem, 1961, 6(6): 471-474.

[2] Handa N, Yamada T, Tanaka R. An unusual lanostane-type triterpenoid, spiroinonotsuoxodiol, and other triterpenoids from Inonotus obliquus [J]. Phytochemistry, 2010, 71(14): 1774-1779.

[3] Nakamura S, Iwami J, Matsuda H, et al. Absolute stereostructures of inoterpenes A-F from sclerotia of Inonotus obliquus [J]. Tetrahedron, 2009, 65(12):2443-2450.

[4] Shin Y, Tamai Y, Terazawa M. Triterpenoids, steroids, and a new sesquiterpene from Inonotus obliquus (Pers.: Fr.) Pilat [J]. Int J Med Mushrooms, 2002, 4(2):77-84.

[5] Zheng WF, Liu T, Xiang XY, et al. Sterol composition in field-grown and cultured mycelia of Inonotus obliquus [J]. Acta Pharm Sin, 2007, 42(7):750-756.

[6] Shin Y, Tamai Y, Terazawa M. Chemical constituents of Inonotus obliquus II: a new triterpene, 21,24-cyclopentalanosta-3β,21,25-triol-8-ene from sclerotium [J]. J Wood Sci, 2001, 47(4): 313-316.

[7] Kahlos K, Kangas L, Hiltunen R. Antitumor activity of some compounds and fractions from an n-hexane extract of Inonotus obliquus [J]. Acta Pharmaceutica Fennica, 1987, 96(1):33-40.

[8] Taji S, Yamada T, Wada S, et al. Lanostane-type triterpenoids from the sclerotia of Inonotus obliquus possessing anti-tumor promoting activity [J]. Euro J Med Chem, 2008, 43(11): 2373-2379.

[9] Liu C, Zhao C, Pan H H, et al. Chemical constituents from Inonotus obliquus and their biological activities [J]. J Nat Prod, 2014, 77(1):35-41.

[10] Taji S, Yamada T, Tanaka R. Three new lanostane triterpenoids, inonotsutriols A, B, and C, from Inonotus obliquus [J]. Helv Chim Acta, 2008, 91(8):1513-1524.

[11] Taji S, Yamada T, In Y, et al. Three new lanostane triterpenoids from Inonotus obliquus [J]. Helv Chim Acta, 2007, 90(11):2047-2057.

[12] Handa N, Yamada T, Tanaka R. An unusual lanostane-type triterpenoid, spiroinonotsuoxodiol, and other triterpenoids from Inonotus obliquus [J]. Phytochemistry, 2010, 71(14):1774-1779.

[13] Handa N, Yamada T, Tanaka R. Four new lanostane-type triterpenoids from Inonotus obliquus [J]. Phytochem Lett, 2012, 5(3): 480-485.

[14] Zhao F Q, Mai Q Q, Ma J H, et al. Triterpenoids from Inonotus obliquus and their antitumor activities [J]. Fitoterapia, 2015, 101: 34-40.

[15] Zhao F Q, Xia G Y, Chen L X, et al. Chemical constituents from Inonotus obliquus and their antitumor activities [J]. J Nat Med, 2016, 70(4): 721-730.

[责任编辑 李麦产]

Discussion on the Biosynthetic Pathway of Lanostanes inInonotusObliquus

ZHAO Fenqin1,2, WANG Xuehui2, WANG Ningning2, JIANG Like2, YU Huimin2, CHEN Wenjuan2

1. Institute of Pharmacy, Henan University, Kaifeng 475004, China; 2. College of Pharmacy, Henan University, Kaifeng 475004, China

On the basis of studies on chemical constituents of Inonotus obliquus and research for reported triterpenes, the structure correlations between the lanostanes inInonotusobliquuswere comprehensively analized. And the biosynthetic pathway of lanostanes inInonotusobliquuswasdiscussedaccordingly.

Inonotusobliquus;lanostane-typetriterpene;biosyntheticpathway

1672-7606(2017)01-0064-06

2017-01-15

赵芬琴(1977-)，女，河南开封人，博士，从事中药药效物质基础研究。

R917

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