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应用小分子快速识别技术（SMART）导向分离地胆草中的具有细胞毒性的吉玛烷型倍半萜内酯

地胆草ElephantopusscaberLinn.，为菊科(Compositae)地胆草属(Elephantopus)植物，广泛分布于我国西南部，民间常用于肝炎、肾炎等疾病的治疗。地胆草的化学成分包含多种化学成分，包括倍半萜内酯、黄酮及三萜等。其中，吉玛烷型倍半萜内酯是地胆草中一种重要的成分，具有为典型的十元环和两个内酯环结构，被证实具有抗肿瘤、抗炎及抑菌作用。

为从地胆草中快速发现吉玛烷型倍半萜内酯，我们利用了小分子快速识别技术（SMART），通过比较光谱特征的相似性和差异性，分析亚馏分中可能含有的成分结构类型，进而确定富含吉玛烷倍半萜内酯成分的亚馏分进行重点分离。SMART平台是加州大学克特雷尔和格威克教授于年创建，是一个基于卷积神经网络为原理的人工智能学习平台，用于从HSQC数据中分析出复杂体系中化学成分可能含有的结构类型，提供可视化的分类情况。

我们在SMART技术的帮助下，从地胆草中分离得到20个的吉玛烷型倍半萜内酯，包括15个新化合物，通过NMR，MS，X-Ray，改良的Mosher法和量子计算ECD的方法确定了它们的结构。其中化合物14和15是首次从自然界分离得到同时具有Z-Δ4,5双键和顺式Δ6,7内酯环的吉玛烷型倍半萜内酯。同时，探讨了两种类型的吉玛烷型倍半萜内酯的核磁判断依据。对分离得到的化合物测试了它们对两种肝癌细胞的抑制活性，同时，对活性好的化合物进行了凋亡率和对线粒体膜电位变化的评价。

图1SMART导向分离吉玛烷型倍半萜内酯

我们对柱色谱分离得到的四个亚馏分进行了HSQC谱测试，通过SMART平台的分析，其中Fr.A22的预测结果表明该亚馏分可能富含吉玛烷型倍半萜内酯。因此我们对该馏分进行了系统分离。

图2从地胆草的分离得到的吉玛烷型倍半萜内酯的结构

通过NMR，MS，X-Ray，改良的Mosher法和量子计算ECD的方法确定了它们的结构。

图3关键的NOE相关

图4化合物1-9的计算与实测ECD比较

图5改良的Mosher法结果

图6化合物1,2,5单晶结构图

典型的吉玛烷型倍半萜内酯的结构特征是E-Δ4,5双键和反式Δ6,7内酯环，而化合物14和15是首次从自然界分离得到同时具有Z-Δ4,5双键和顺式Δ6,7内酯环的吉玛烷型倍半萜内酯。二者的核磁数据与化合物16和18相似，14和15却是17和19的几何异构体。因此，在对这两类结构进行解析时，很容易产生错误。我们通过对比两类化合物的碳谱数据，发现14和15的14位甲基碳信号化学位移值比其他吉玛烷型倍半萜内酯的大，同时14和15的3位碳信号化学位移值比其他吉玛烷型倍半萜内酯的小，这个区别可用于初步区分两类吉玛烷型倍半萜内酯的依据。

图7化合物1-20的14位和3位碳的化学位移值

分别测试了所有分离得到的化合物对两种人肝癌细胞的抑制活性，其结果表明14,16,18,19的抑制活性强于索拉非尼，4,15,17,20展现出中等的抑制活性。接下来的凋亡率测试中，化合物18展现出最好的活性。

图8化合物诱导凋亡的实验结果

凋亡通常会伴随线粒体的功能紊乱，因此我们测试了活性化合物对线粒体膜电位的影响，结果表明18能够明显的降低肝癌细胞线粒体膜电位。

以上工作由重点实验室级博士研究生白明完成并发表在BioorganicChemistry()314上，宋少江和黄肖霄教授为本文的通讯作者。该项工作获得了国家自然科学基金（No.）、沈阳药科大学中青年教师事业发展支持计划（No.ZQN）、辽宁省自然基金指导计划（No.-ZD-）和辽宁省创新团队（No.LT）的资助。

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