夏枯草根茎中两对对映体苯丙素共轭原小檗碱生物碱的结构、仿生合成及抗SARS-CoV-2活性

Structures, biomimetic synthesis, and anti-SARS-CoV-2 activity of two pairs of enantiomeric phenylpropanoid-conjugated protoberberine alkaloids from the rhizomes of Corydalis decumbens.

作者信息Jing-Guang Lu, Yingwei Wang, Ming-Rong Yang, Cai-Yun Wang, Jieru Meng, Jiazheng Liu, Zifeng Yang, Kongsong Wu, Li-Ping Bai, Guo-Yuan Zhu, Zhi-Hong Jiang
PMID36121609
发布时间2022-09
DOI10.1007/s12272-022-01401-6

实验完整度

包含化合物分离、结构鉴定(光谱、ECD、X射线)、仿生合成验证、抗SARS-CoV-2活性测定及分子对接,证据层级多样。

主要模型

HEK-293T-ACE2h细胞系 SARS-CoV-2假病毒

重点核对

化合物浓度:25、50、100 µM 细胞接种密度:1×10^4 cells/100 µL DMEM per well 感染时间:2 h,随后培养48 h 阳性对照:SARS-CoV-2抗体(IC50=0.031 µM)和Evans blue(IC50=26.95 µM)

摘要

从夏枯草(Corydalis decumbens)根茎中分离纯化得到两对对映异构的异喹啉生物碱(±)-Decumicorine A(1)和(±)-epi-Decumicorine A(2),它们具有新颖的苯丙素共轭原小檗碱骨架。通过手性HPLC分离(±)-1和(±)-2,得到四个光学纯的对映异构体。通过光谱分析、ECD计算和X射线晶体学分析阐明了化合物(−)-1、(+)-1、(−)-2和(+)-2的结构和绝对构型。在提出的生物合成途径中,两个外消旋体由jatrorrhizine和阿魏酸之间的Diels-Alder [4+2]环加成反应生成,并通过仿生合成充分验证。此外,化合物(+)-1通过阻断刺突蛋白与HEK-293T-ACE2h宿主细胞上的ACE2受体结合,表现出对SARS-CoV-2假病毒的抗病毒进入效应。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
从夏枯草根茎中发现结构新颖且有生物活性的异喹啉生物碱,并评估其抗SARS-CoV-2活性。
核心机制
化合物(+)-1通过阻断SARS-CoV-2刺突蛋白与宿主细胞ACE2受体的结合来抑制病毒进入细胞。
主要证据
基于SARS-CoV-2假病毒抑制实验,化合物(+)-1在25-100 µM浓度下剂量依赖性抑制病毒进入,抑制率从17.06%升至28.19%;BLI实验显示(+)-1与刺突RBD蛋白结合,KD值为22.2 µM;分子对接显示其与RBD的GLN493、GLN498、TYR453、SER494残基相互作用,能量为-31.8204 kcal/mol。
研究意义
苯丙素共轭原小檗碱类化合物可靶向刺突蛋白,为设计合成更有效的抗SARS-CoV-2分子提供新思路。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

化合物分离与结构鉴定

从夏枯草根茎中分离并鉴定两个新对映体化合物。

采用80%乙醇提取、酸溶碱沉、D101树脂柱色谱、MPLC、制备HPLC和半制备HPLC分离得到化合物1和2,再经手性HPLC拆分为对映体(−)-1、(+)-1、(−)-2、(+)-2;利用NMR、HR-ESI-MS、ECD计算和X射线晶体学确定结构。

2

仿生合成验证

验证提出的生物合成途径,即jatrorrhizine与阿魏酸的Diels-Alder [4+2]环加成。

以jatrorrhizine盐酸盐和阿魏酸为底物,在无水甲醇和碳酸钾条件下38°C反应6天,得到产物(±)-1和(±)-2,产率78.3%,与天然产物一致。

3

抗SARS-CoV-2活性评估

评估化合物对SARS-CoV-2假病毒进入HEK-293T-ACE2h细胞的抑制活性。

将HEK-293T-ACE2h细胞接种于96孔板,与不同浓度的化合物和假病毒混合孵育2小时,48小时后检测荧光素酶活性,计算抑制率;同时采用BLI和分子对接研究结合机制。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Autopol I自动旋光仪Rudolph Research Analytical--
JASCO高性能J-1500 CD光谱仪JASCO--
Agilent Cary 600系列FT-IR光谱仪Agilent Technologies--
BA-350熔点仪BenAng--
Bruker Ascend™ 600 MHz核磁共振波谱仪Bruker--
Agilent 1290 Infinity II超高效液相色谱Agilent Technologies--
Agilent 6230高分辨飞行时间质谱系统Agilent Technologies--
Agilent Poroshell 120 EC-C18色谱柱Agilent Technologies--
Agilent 1200系列高效液相色谱系统Agilent Technologies--
Waters Xselect CSH Phenyl-Hexyl色谱柱Waters--
LabAlliance高效液相色谱系统LabAlliance--
Grace VisionHT C18色谱柱Grace Davison Discovery Sciences--
Büchi Sepacore快速色谱系统Büchi--
CHIRALCEL® OZ-H手性色谱柱Chiral Technologies--
D101大孔吸附树脂Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd--
药根碱盐酸盐Chengdu MUST Bio-Technology Co., Ltd--
阿魏酸Chengdu MUST Bio-Technology Co., Ltd--
SARS-CoV-2刺突假病毒Sino BiologicalPSV001
HEK-293T-ACE2h细胞Sino Biological--
萤火虫荧光素酶报告基因检测试剂盒BeyotimeRG005
Octet RED96生物层干涉仪ForteBio--
组氨酸标签SARS-CoV-2刺突RBD蛋白Sino BiologicalCat 40592-V08H
Ni-NTA生物传感器Fortebio--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
分离纯化
提取溶剂、色谱条件(如D101树脂、MPLC梯度、制备HPLC和手性HPLC条件)
阅读提示:Methods: Extraction and isolation
仿生合成
底物比例、溶剂、温度、反应时间、催化剂
阅读提示:Methods: Biomimetic synthesis; Table 2
抗病毒活性
细胞密度、化合物浓度、感染时间、检测时间、阳性对照
阅读提示:Methods: Inhibition of entry of SARS-CoV-2 pseudovirus
结合动力学
RBD蛋白浓度、传感器类型、样品浓度范围、温度
阅读提示:Methods: Bio-layer interferometry (BLI)