文章亮点
作者从深海放线菌(Actinomadurasp.)中成功分离出两个含恶唑啉的铁载体化合物,MadurastatinD1andD2，和一个已知的对映异构体(?)-madurastatinC1。因为在前两个新化合物之中,存在不寻常的4-咪唑啉酮环,所以作者在之后的研究中,对深海放线菌(Actinomadurasp.)的基因组进行了测序,并鉴定了mad生物合成基因簇.最后发现这两个化合物对藤黄球菌有着中等强度的抗菌活性。
提取分离
作者先是通过一定的过程对深海放线菌进行扩大培养，过滤后的菌液使用使用大孔树脂HP20进行过滤，然后用水清洗，用丙酮提取。用30%MeOH和CHCl3溶液(1:1)对丙酮提取物进行萃取。用SephadexLH20柱层析法(柱尺寸×40mm,CHCl3:MeOH=1:1,每部分20mL)分离CHCl3可溶部分(1.59g)。将含有化合物2和化合物3(.2mg)的组分在10%/90%的MeOH/H2O到%MeOH的流动相的条件下(柱尺寸×40mm，每个组分mL洗脱液)使用台式HP20-ss柱进一步分离。使用PhenomenexLuna苯基己基柱(×4.6mm)对60%/40%MeOH/H2O部分(26.3mg)进行反相高效液相色谱的洗脱(10%/90%至40%/60%MeCN/H2O,39.5min,4mL/min)，得到化合物1(15.2mg,tR22.5min)。使用PhenomenexLuna苯基己基柱(×4.6mm)对%甲醇部分(46.2mg)进行反相高效液相色谱洗脱(20%/80%至50%/50%MeCN/H2O,39.5min,4mL/min)，得到化合物2(1.1mg,tR16.2min)和化合物3(3.9mg,tR21.0min)。
平面结构解析
1.由于铁原子具有独特的同位素分布(54Fe:56Fe:57Fe≈6:92:2)，因此含有Fe(III)加成离子的HRMS数据清楚地表明了的说明了化合物2结合铁的能力,并进一步确定了所分配的分子离子峰的类型。与化合物1相比,化合物2要多了一个不饱和度。通过比较化合物MadurastatinC1和2的碳氢谱数据发现,仅在化合物2中观察到叔碳C-26(74.7ppm)和甲基碳C-29(19.7ppm),它们的HSQC相关性分别对应于H-26(4.01ppm)和H-29(1.21ppm)。H-26和H-29之间存在COSY相关,同时,H-26和C-28,C-29之间存在HMBC相关,也就说明了,N-25和C-26之间相关关联.根据上述的数据,表明了化合物2包含一个1,2-二甲基-4-咪唑啉酮的环状结构。
将化合物3的NMR数据与化合物2进行比较，由于这两种化合物具有相同的不饱和度数，因此尽管存在一些差异，但在化合物3也发现类似的4-咪唑啉酮环结构。主要区别在于化合物2中存在一个叔碳C-26而化合物3中存在一个季碳C-26(77.9ppm)。两个甲基碳(C-29和C-30)和C-26有相关,这表明这两个甲基是和C-26是相连的.这两个甲基还显示出不同的13C化学位移(C-29为25.7ppm，C-30为19.8ppm)和1H化学位移(H-29为1.29，H-30为1.11)，这表明两者均在同一个环内.因此,化合物3也有相似的1,2,2-三甲基-4-咪唑啉酮环状结构。有趣的是，发现在C-26处甲基化状态的会引起一定的差异，但值得注意的是，化合物2和3的N-羟基内酰胺的13C位移的差异会在C-28处观察到的13C位移发生0～5ppm差异，这可能归因于化合物3的构象限制。
3.根据铬天青S(CAS)测定法评估化合物1-3的载铁特性。还分析了化合物结合甲磺酸去铁胺的效率，并作为Fe(III)离子的对照。比色CAS分析表明，化合物1和2结合铁的效率与去铁胺甲磺酸盐相当，而带有双甲基二甲基部分的化合物3结合铁相对于化合物1和2来说的亲和力明显降低。铁结合的趋势支持了这样的观念，即C-26二甲基化赋予化合物1和2所缺乏的化合物3的构象限制。
立体构型
化合物1的13C数据和化合物MadurastatinC1的数据相同，但旋光度不同。C-9的构型在MadurastatinC1中使用Marfey’s法确定为9R.所以，作者认为化合1和MadurastatinC1是一对对映异构体，有着9S,23R,28R的手性中心。值得注意的是，天然产物中有对映异构体是众所周知的，也是经过严格审查的。由于化合物2和化合物3是由同一生物体产生的，因此两种化合物都具有与1[9S,23R,30R(31Rfor3)]中相同的构型。为了进一步确定C-26的结构，采用了两种模型(23R,26R,30R-和23R,26S,30R-)的分子建模和密度泛函理论(DFT)NMR计算。使用多标准方法将NMR化学位移参考TMS和苯。使用DP4概率方法15将两个模型的计算出的13CNMR化学位移与实验13C化学位移进行比较，与S构型相比，R以％的概率出现。
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生物活性
先前的报道表明，MadurastatinC1能够抑制藤黄球菌的生长。因此，测试了化合物1-3对藤黄球菌的抗菌活性。结果是，化合物2和3均以可以对藤黄球菌产生抑制作用，MIC值分别为25.3和25.8。然而不含咪唑烷酮的化合物1的MIC为.1μM。虽然，阐明起作用的具体机制的超出了本报告的范围，但4-咪唑啉酮环明显有益于这些药物的抗菌活性。值得注意的是，尽管MRSA在生物测定指导的分级分离过程中被证明很重要，但新化合物均不能抑制MIC小于μM的MRSA。
基因测序
这一部分作者主要讨论了化合物1的生物合成来源和基因的关系，必作者认为要进行进一步的生物合成研究，以更完全地了解化合物1-3的构成，特别是化合物2和3的独特咪唑啉酮环结构。
总结
综上所述，作者报告了MadurastatinD1(2)andD2(3)的分离和结构解析，这两种新的铁载体显示出了针对藤黄球菌的体外活性。据我们所知，仅从深海放线菌(Actinomadurasp.)中分离出了另外五个Madurastatin类似物，并且它们均不包含4-咪唑啉酮酮环状部分。尽管作者假设甲基转移酶和氧化酶的组合可能证明是重要的，但目前尚不清楚这种独特结构的生物合成起源。
本文于年08月05日在线发表于ACS旗下期刊OrganicLetters
Jia-XuanYan为第一作者,TimS.Bugni教授为其通讯作者,威斯康星大学为通讯单位
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