Các hợp chất A1–A14 phân lập từ chủng nấm mốc A. niger IMBC-NMTP01 đƣợc thử nghiệm hoạt tính kháng sinh đối với các vi sinh vật kiểm định, bao gồm vi khuẩn Gram dƣơng (Enterococcus faecalis ATCC299212, Staphylococcus aureus ATCC25923 và
Bacillus cereus ATCC13245), ba chủng vi khuẩn Gram âm (Escherichia coli ATCC25922,
Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, và Salmonella enterica ATCC13076), và một chủng nấm men Candida albicans ATCC 24433. Kết quả cho thấy tất cả các hợp chất ức chế đáng kể sự phát triển của vi khuẩn Gram dƣơng
E. faecalis, với giá trị MIC là 32 hoặc 64 µM, tuy nhiên không có sự ức chế nào đƣợc ghi nhận đối với năm chủng vi khuẩn còn lại (Bảng 2.2.1). Ngoài ra, tất cả các hợp chất, ngoại trừ hợp chất A10, thể hiện hoạt tính ức chế sự sinh trƣởng của nấm men
Candida albicans, với giá trị MIC từ 64-128 µM.
Trong nghiên cứu này, hợp chất A6 (rubrofusarin B) ức chế sự phát triển của vi khuẩn E.faecalis và chủng nấm men C.albican. Trƣớc đó, nghiên cứu của Song Y.C và cộng sự đã chỉ ra rằng rubrofusarin B có nguồn gốc từ chủng Aspergillus niger IFB- E003 thể hiện sự ức chế tăng trƣởng so với năm dòng vi sinh vật bao gồm 3 chủng vi khuẩn (B. subtilis, E. coli, P. fluorescence) và 2 chủng nấm 1 (T. rubrum và C. albicans) với giá trị MIC trong khoảng từ 1,9 đến 31,2 µg/mL [51].
Đáng chú ý, đây là lần đầu tiên hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất A4, A5,
A7, A9, A11 và A12 đƣợc nghiên cứu.
Bảng 2.2.1. Tác dụng kháng sinh của các hợp chất A1-A14
Hợp chất
A1 A2 A3
A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 Streptomycin* Nystatin*
EF: E. faecalis ATCC299212; SA: S. aureus ATCC25923; BC: B. cereus
ATCC13245; EC: E. coli ATCC25922; PA: P. aeruginosa ATCC 9027; SE: S. enterica ATCC13076; CA: C. albicans ATCC 24433;* Đối chứng dƣơng; (-): không có hoạt tính.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
- Đã tạo đƣợc 5.2 g cao chiết tổng từ sinh khối lên men của chủng nấm mốc
Aspergillus niger IMBC-NMTP01 phân lập từ hạt lạc.
- Đã phân lập và xác định cấu trúc hóa học của 14 hợp chất bao gồm 2 hợp chất mới epi-aspergillusol (A1) và aspernigin (A3), và 12 hợp chất đã biết: pyrophen (A2), 2-(hydroxyimino)-3-(4-hydroxyphenyl)propanoic acid (A4), aspergillusol A (A5), rubrofusarin B (A6), nigerasperone A (A7), fonsecin (A8), TMC-256C1 (A9), pyranonigrin A (A10), orlandin (A11), nigerasperone C (A12), asperpyrone A (A13), và 5-(hydroxymethyl)-2-furancarboxylic acid (A14) từ cao chiết tổng của chủng nấm mốc Aspergillus niger IMBC-NMTP01.
- Các hợp chất A9, A12–A14 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với tất cả các dòng tế bào ung thƣ thử nghiệm HepG2, KB, HL-60, 7MCF-7, SK-Mel2 và LNCaP (IC50 = 9.1–83.4 µM). Các hợp chất A3-A5 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với năm dòng tế bào KB, HL-60, MCF-7, SK-Mel2 và LNCaP (IC50 = 58.7–89.2 µM). Hợp chất A1 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với các dòng tế bào HepG2, KB và MCF-7 (IC50 = 52.0–91.2 µM).
- Các hợp chất A1, A3–A12 thể hiện hoạt tính ức chế sản sinh quá mức NO ở tế bào RAW264.7 kích thích bởi LPS (IC50 = 2.1–84.4 µM).
- Tất cả các hợp chất A1–A14 đều thể hiện hoạt tính kháng khuẩn đối với E. faecalis (MIC = 32–64 µM). Các hợp chất A1–A9, A10–A14 thể hiện hoạt tính ức chế sự phát triển của nấm men C. albicans (MIC = 64–128 µM).
Kiến nghị
Cần nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động ở cấp độ phân tử của các hợp chất có hoạt tính sinh học phát hiện từ chủng Aspergillus niger IMBC-NMTP01.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
Tran Hong Quang, Nguyen Viet Phong, Le Ngoc Anh, Tran Thi Hong Hanh, Nguyen Xuan Cuong, Nguyen Thi Thanh Ngan, Nguyen Quang Trung, Nguyen Hoai Nam & Chau Van Minh (2020): Secondary metabolites from a peanut-associated fungus
Aspergillus niger IMBC-NMTP01 with cytotoxic, anti-inflammatory, and
antimicrobial activities, Natural Product Research, DOI:
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Aly A.H., Debbab A., Proksch P., 2011, Fifty years of drug discovery from fungi, Fungal Diversity, 50(1), pp. 3–19.
2. Bugni T.S, Ireland C.M, 2004, Marine-derived fungi: a chemically and biologically diverse group of microorganisms, Nat. Prod. Rep., 21, pp. 143-163.
3. Konig G.M, Kehraus S., Seibert S.F., Abdel-Lateff A., Muller D., 2006, Natural products from marine organisms and their associated microbes, Chembiochem, 7, pp. 229-238.
4. Rateb M.E., Ebel R., 2011, Secondary metabolites of fungi from marine habitats, Nat. Prod. Rep., 28, pp. 290-344.
5. Xu L., Meng W., Cao C., Wang J., Shan W., Wang Q., 2015, Antibacterial and antifungal compounds from marine fungi, Marine drugs, 13(6), pp. 3479-3513.
6. Holten K.B., Onusko E.M., 2000, Appropriate prescribing of oral betalactam antibiotics, Am Fam Physician, 62, pp. 611–620.
7. Grove J.F., MacMillan J., Mulholland T.P.C., Rogers M.A.T., 1952, Griseofulvin, Part IV, Structure, J Chem Soc, pp. 3977–3987.
8. Godtfredsen W.O., Jahnsen S., Lorck H., Roholt K., Tybring L., 1962, Fusidic acid; a new antibiotic, Nat., pp. 193-987.
9. Butler M.S., 2004, The role of natural product chemistry in drug discovery, J Nat. Prod, 67, pp. 2141-2153.
10. Abramovits W., Gupta A., Gover M., 2007, Altabax (reptamulin ointment) 1%,
Skinmed, 6, pp. 239-240.
11. Dewick P.M., 2006, Medicinal Natural Products, A Biosynthesis Approach, John Wiley & Sons Ltd., Baffins Lane, Chichester, UK.
12. Gewirtz D., 1999, A critical evaluation of the mechanisms of action proposed for the antitumor effects of the anthracycline antibiotics adriamycin and daunorubicin, Biochem. Pharmacol, 57(7), pp. 727-741.
13. Wang D., Wang S., Liu Q., Wang M., Wang C., Yang H., 2013, SZ-685C exhibits potent anticancer activity in both radiosensitive and radioresistant NPC cells through the miR-205-PTEN-Akt pathway, Oncol. Rep, 29(6), pp. 2341- 2347.
14. Liu S., Yan X., Yu M., Chen J., Zhang L., 2010, A novel compound from
15. Abraham E.P., Chain E., Fletcher C.M., Gardner A.D., Heatley N.G., Jennings M.A., Florey H.W., 1941, Further observations on penicillin, Lancet, 238, pp 177–189.
16. Newton G.G.F., Abraham E.P., 1955, Cephalosporin C, a new antibiotic containing sulphur and D-α-aminoadipic acid, Nature, pp 175-548
17. Elander R.P., 2003, Industrial production of β-lactam antibiotics, Appl Microbiol Biotechnol, 61, pp 385–392.
18. Shaw L.M., 1989, Advances in cyclosporine pharmacology, measurement, and therapeutic monitoring, Clin Chem, 35, pp 1299–1308
19. Smith D., Ryan M.J., 2009, Fungal sources for new drug discovery, AccessScience, ©McGraw-Hill Companies.
20. Endo A., Kuroda M., Tsujita Y., 1976, ML-236A, ML-236B, and ML236C, new inhibitors of cholesterogenesis produced by Penicillium citrinium, J Antibiot, 29, pp 1346–1348.
21. Negishi S., Cai-Huang Z., Hasumi K., Murakawa S., Endo A., 1986, Productivity of molacolin K (mevilonin) in the genus Monascus, Hakko Kogaku Kaishi, 64, pp 509–512.
22. Anke T., Oberwinkler F., Steglich W., Schramm G., 1977, The strobilurins - new antifungal antibiotics from the basidiomycete Strobilurus tenacellus, J Antibiot, 30, pp 806–810.
23. von Benz F., Knusel F., Nuesch J., Treichler H., Voser W., Nyfeler R., Keller- Schierlein W., 1974, Echinocandin B, ein neuartiges polipeptide-antibiotikum aus Aspergillus nidulans var. echinatus: Isolierung und Bausteine, Helv Chim Acta, 57, pp 2459–2477.
24. Sasaki T., Takagi M., Yaguchi T., Miyadoh S., Okada T., Koyama M., 1992, A new anthelmintic cyclodepsipeptide, PF1022A, J Antibiot, 45, pp 692–697.
25. Ondeyka J.G., Helms G.L., Hensens O.D., Goetz M.A., Zink D.L., Tsipouras A., Shoop W.L., Slayton L., Dombrowski A.W., Polishook J.D., Ostlind D.A., Tsou N.N., Ball R.G., Singh S.B., 1997, Nodulisporic acid A, a novel and potent insecticide from a Nodulisporium sp. isolation, structure determination, and chemical transformations, J Am Chem Soc, 119, pp 8809–8816.
26. Reddy K., Farhana N., Wardah A., Salleh B., 2010, Colonizing Rice Grains in South Asia, Pak. J. Biol. Sci., 13(16), pp 794-801.
27. Klick M., 2002, Identification of Common Aspergillus species, Netherlands:Centraalbureau voor Schimmelautures.
28. Baker S.E., 2006, Aspergillus niger genomics: past, present and into the future, Medical mycology, 44, pp 17-21.
29. Krijgsheld P., Bleichrodt R., van Veluw G.J., Wang F., Müller W.H., Dijksterhuis J., Wösten H.A.B., 2013, Development in Aspergillus, Studies in Mycology, 74, pp 1–29.
30. Sugui J.A., Kwon-Chung K.J., Juvvadi P.R., Latge J.P., Steinbach W.J., 2015,
Aspergillus fumigatus and related species, Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 5(2), pp a019786–a019786.
31. Meyer V., Fiedler M., Nitsche B., King R., 2015, The Cell Factory Aspergillus
Enters the Big Data Era: Opportunities and Challenges for Optimising Product Formation, Filaments in Bioprocesses, pp 91–132.
32. Rippel-Baldes A., 1955, Grundzüge der Mikrobiologie, 3rd edn. Springer, Berlin Heidelberg New York.
33. Toghueo R.M.K., Sahal D., Zabalgogeazcoa Í., Baker B., Boyom F.F., 2018, Conditioned media and Organic Elicitors Underpin the Production of Potent Antiplasmodial Metabolites by Endophytic Fungi from Cameroonian Medicinal Plants, Parasitol. Res., 117(8), pp 2473–2485.
34. Schuster E., Dunn-Coleman N., Frisvad J.C., Van Dijck P.W., 2002, On the safety of Aspergillus niger – a review, Appl Microbiol Biotechnol, 59, pp 426– 435.
35. Pel H.J., de Winde J.H, Archer D.B, Dyer P.S., Hofmann G., Schaap P.J., Turner G.; de Vries R.P., Albang R., Albermann K., 2007, Genome sequencing and analysis of the versatile cell factory Aspergillus niger CBS 513.88, Nat Biotechnol, 25(2), pp 221–231.
36. Frost G.M., Moss D.A., 1987, Production of enzymes by fermentation, In: Rehm HJ, Reed G (eds) Biotechnology, vol 7a. VCH, Weinheim, pp 65–102.
37. Grassin C., Fauguenbergue P., 1999, Enzymes, fruit juice processing, Flickinger MC, Drew SW (eds) Encyclopedia of bioprocess technology: fermentation, biocatalysis, and bioseparation, Wiley & Sons, Inc, New York
38. Duarte J.C., Costaferreira M., 1994, Aspergilli and Lignocellulosics - Enzymology and Biotechnological Applications, FEMS Microbiol. Rev., 13 (2- 3), pp 377–386.
39. Berka R.M., Dunn-Coleman N.S., Ward M., 1992, Industrial enzymes from Aspergilli, Bennett JW, Klich MA (eds) Aspergillus, biology and industrial applications, Butterworth-Heinemann, London, pp 155–202.
40. Cynthia Z.B., 2004, Production of toxic metabolites in Aspergillus niger,
Aspergillus oryzae, and Trichoderma reesei: justification of mycotoxin testingin food grade enzyme preparations derived from the three fungi, Regul Toxicol Pharmacol, 39(2), pp 0–228.
41. Berka R.M., Fowler T., Rey M.W., 1994a, Gene sequence encoding Aspergillus niger catalase-R, United States Patent 5,360,901.
42. Berka R.M., Fowler T., Rey M.W., 1994b, Production of Aspergillus niger catalase-R, United States Patent 5,360,732
43. Van Gorcom R.F.M., van Hartingsveldt W., van Paridon P.A., Veenstra A.E., Luiten R.G.M., Selten G.C.M., 1991, Cloning and expression of microbial phytase, European Patent Application 0.420.358
44. Bussink H.J.D., Kester H.C.M., Visser J., 1990, Molecular cloning, nucleotide sequence and expression of the gene encoding prepro-polygalacturonase II of
Aspergillus niger, FEBS Lett, 273, pp 127–130.
45. Selten G., 1994, The versatile Aspergillus niger, Gist, 60, pp 5–7.
46. Pariza M.W., Johnson E.A., 2001, Evaluating the safety of microbial enzyme preparations used in food processing: update for a new century, Regul Toxicol Pharmacol, 33, pp 1–14.
47. Blin K., Shaw S., Steinke K., Villebro R., Ziemert N., Lee S.Y., Medema M.H., Weber T., 2019, antiSMASH 5.0: Updates to the Secondary Metabolite Genome Mining Pipeline. Nucleic Acids Res. 47 (1), 81–87.
48. Yu R., Liu J., Wang Y., Wang H., Zhang H., 2021, Aspergillus niger as a Secondary Metabolite Factory, Front. Chem., 9, pp 701022.
49. Sakurai M., Kohno J., Yamamoto K., Okuda T., Nishio M., Kawano K., Ohnuki T., 2002, TMC-256A1 and C1, New Inhibitors of IL-4 Signal Transduction Produced by Aspergillus niger Var niger TC 1629, J. Antibiot., 55(8), pp 685– 692.
50. Leutou A.S., Yun K., Son B.W., 2016, Induced Production of 6,9- dibromoflavasperone, a New Radical Scavenging Naphthopyranone in the marine-mudflat-derived Fungus Aspergillus niger, Arch. Pharm. Res., 39 (6), pp 806–810.
51. Song Y.C., Li H., Ye Y.H., Shan C.Y., Yang Y.M., Tan R.X., 2004, Endophytic naphthopyrone metabolites are co-inhibitors of xanthine oxidase, SW1116 cell and some microbial growths, FEMS Microbiol. Lett., 241(1), pp 67–72.
52. Liu D., Li X.M., Meng L., Li C.S., Gao S.S., Shang Z., Proksch P., Huang C.G, Wang B.G., 2011, Nigerapyrones A-H, α-Pyrone Derivatives from the Marine Mangrove-Derived Endophytic Fungus Aspergillus niger MA-132, J. Nat. Prod., 74(8), pp 1787–1791.
53. Daisuke T., Tohru N., Hideaki U., Kazuro S., Yuuichi Y., Rokuro M., Isao K., Satoshi O., 2001, Absolute Configuration of Nafuredin, a New Specific NADH- Fumarate Reductase Inhibitor, Tetrahedron Lett., 42(16), pp 3017–3020.
54. Ui H., Shiomi K., Yamaguchi Y., Masuma R., Nagamitsu T., Takano D., Sunazuka T., Namikoshi M., Omura S., 2001, Nafuredin, a Novel Inhibitor of NADH-Fumarate Reductase, Produced by Aspergillus niger FT-0554, J. Antibiot., 54(3), pp 234–238.
55. Padhi S., Masi M., Panda S.K., Luyten W., Cimmino A., Tayung K., Evidente A., 2019, Antimicrobial Secondary Metabolites of an Endolichenic Aspergillus niger Isolated from Lichen Thallus of Parmotrema Ravum, Nat. Product. Res., 34(18), pp 2573–2580.
56. Riko R., Nakamura H., Shindo K., 2014, Studies on Pyranonigrins-Isolation of Pyranonigrin E and Biosynthetic Studies on Pyranonigrin A, J. Antibiot., 67(2), pp 179–181.
57. Yamamoto T., Tsunematsu Y., Noguchi H., Hotta K., Watanabe K., 2015, Elucidation of Pyranonigrin Biosynthetic Pathway Reveals a Mode of Tetramic Acid, Fused γ-Pyrone, and Exo-Methylene Formation, Org. Lett., 17(20), pp 4992–4995.
58. Hiort J., Maksimenka K., Reichert M., Perović-Ottstadt S., Lin W.H., Wray V., Steube K., Schaumann K., Weber H., Proksch P., Ebel R., Muller W.E.G, Bringman G., 2004, New Natural Products from the Sponge-Derived Fungus
Aspergillus niger, J. Nat. Prod, 67(9), pp 1532–1543.
59. Henrikson J.C., Ellis T.K., King J.B., Cichewicz R.H., 2011, Reappraising the structures and distribution of metabolites from black Aspergilli containing
uncommon 2-Benzyl-4h-Pyran-4-One and 2-Benzylpyridin-4(1h)-One Systems,
60. Zhou X., Fang W., Tan S., Lin X., Xun T., Yang B., Liu S., Liu Y., 2016, Aspernigrins with Anti-HIV-1 Activities from the marine-derived Fungus
Aspergillus niger SCSIO Jcsw6F30, Bioorg. Med. Chem. Lett., 26(2), pp 361– 365.
61. Nielsen K.F., Mogensen J.M., Johansen M., Larsen T.O., Frisvad J.C., 2009, Review of Secondary Metabolites and Mycotoxins from the Aspergillus niger
Group, Anal. Bioanal. Chem., 395(5), pp 1225–1242.
62. Sørensen L.M., Lametsch R., Andersen M.R., Nielsen P.V., Frisvad J.C., 2009, Proteome Analysis of Aspergillus niger: Lactate Added in Starch- Containing Medium Can Increase Production of the Mycotoxin Fumonisin B2 by Modifying Acetyl-CoA Metabolism, BMC Microbiol., 9, pp 255
63. LiX., Pan L., Wang B., Pan L., 2019, The histone deacetylases HosA and HdaA
affect the phenotype and transcriptomic and metabolic profiles of Aspergillus niger, Toxins, 11(9), pp 520.
64. Zabala A.O., Xu W., Chooi Y.H., Tang Y., 2012, Characterization of a Silent Azaphilone Gene Cluster from Aspergillus niger ATCC 1015 Reveals a Hydroxylation-Mediated Pyran-Ring Formation, Chem. Biol. 19(8), pp 1049– 1059.
65. Chiang Y.M., Meyer K.M., Praseuth M., Baker S.E., Bruno K.S., Wang C.C.C., 2011, Characterization of a Polyketide Synthase in Aspergillus niger Whose Product Is a Precursor for Both Dihydroxynaphthalene (DHN) Melanin and Naphtho-γ-Pyrone, Fungal Genet. Biol., 48(4), pp 430–437.
66. Li S., Yong-Hao Y., Xiao-Ting W., Hai-Liang Z., Chen X., Yong-Cun S., Hai L., Ren-Xiang T., 2006, Structure and Total Synthesis of Aspernigerin: A Novel Cytotoxic Endophyte Metabolite, Chem. Eur. J., 12(16), pp 4393–4396.
67. Li X.B., Li Y.L., Zhou J.C., Yuan H.Q., Wang X.N., Lou H.X., 2015, A New Diketopiperazine Heterodimer from an Endophytic Fungus Aspergillus niger, J. Asian Nat. Prod. Res., 17(2), pp 182–187.
68. Varoglu M., Corbett T.H., Valeriote F.A., Crews P., 1997, Asperazine, a Selective Cytotoxic Alkaloid from a Sponge-Derived Culture of Aspergillus niger, J. Org. Chem., 62(21), pp 7078–7079.
69. Varoglu M., Crews P., 2000, Biosynthetically diverse compounds from a saltwater culture of sponge-derived Aspergillus niger, J. Nat. Prod., 63(1), pp 41–43.
70. Suda S., Curtis R.W., 1966, Antibiotic Properties of Malformin, Appl. Microbiol, 14(3), pp 475–476.
71. Liu D., Li X.M., Li C.S., Wang B.G., 2013, Nigerasterols A and B, Antiproliferative Sterols from the Mangrove-Derived Endophytic Fungus MA- 132, Hca, 96(6), pp 1055–1061.
72. Wang J., Jiang Z., Lam W., Gullen E.A., Yu Z., Wei Y., Wang L., Zeiss C., Beck A., Cheng E.C., 2015, Study of malformin C, a fungal source cyclic pentapeptide, as an anti-cancer drug, PLoS One, 10, pp 1–19.
73. Rao K.C.S., Divakar S., Babu K.N., Rao A.G.A., Karanth N.G., Sattur A.P., 2002, Nigerloxin, a novel inhibitor of aldose reductase and lipoxygenase with free radical scavenging activity from Aspergillus niger CFR-W-105, J. Antibiot., 55(9), pp 789–793.
74. Santhakumaran I., Kesavan S.S., Arumugam G., 2019, Asperyellone pretreatment protects HaCaT cells from UVB irradiation induced oxidative damages: Assessment under in vitro and in vivo conditions and at molecular llevel, J. Cel Biochem, 120(6), pp 10715–10725.
75. Ayer W.A., Muir D.J., Chakravarty P., 1996, Phenolic and other metabolites f
Phellinus Pini, a fungus pathogenic to pine, Phytochemistry, 42(5), pp 1321– 1324.
76. Kodukula K., Arcuri M., Cutrone J.Q., Hugill R.M., Lowe S.E., Pirnik D.M., Shu Y.Z., Fernandes P.B., Seethala R., 1995, BMS-192548, a tetracyclic binding inhibitor of neuropeptide Y receptors, from Aspergillus niger WB2346.
I. taxonomy, fermentation, isolation and biological activity, J. Antibiot. 48(10), pp 1055–1059.
77. Shu Y.Z., Cutrone J.Q., Klohr S.E., Huang S., 1995, BMS-192548, a tetracyclic binding inhibitor of neuropeptide Y receptors, from Aspergillus niger WB2346.
AI. physico-chemical properties and structural characterization, J. Antibiot,
48(10), pp 1060–1065.
78. Li Y., Chooi Y.H., Sheng Y., Valentine J.S., Tang Y., 2011, Comparative characterization of fungal anthracenone and naphthacenedione biosynthetic pathways reveals an α-Hydroxylation-Dependent claisen-like cyclization catalyzed by a dimanganese thioesterase, J. Am. Chem. Soc., 133(39), pp 15773–15785.
79. Barton D.H.R., Bruun T., 1951, A new sterol from a strain of Aspergillus niger,
J. Chem. Soc., pp 2728.