Investigation on the bioactive secondary metabolites of the endophytic fungus Penicillium roseopurpureum

Abstract

In recent years, endophytic fungi have been considered as significant resources of new bioactive secondary metabolites, so they are predicted to have an important impact in drug discovery and development. In our preliminary study, the chemical diversity and cytotoxic activity of an endophytic fungus, namely Penicilium roseopurpureum 1E4BS1 isolated from Astragalus angustifolius, have been demonstrated. Based on these data, it was aimed to obtain bioactive secondary metabolites of P. roseopurpureum 1E4BS1 within the scope of this thesis. Firstly, a fermentation study was carried out in a rotary shaker at 180 rpm, 25 ºC for 20 days, and the obtained broth was extracted with EtOAc. Secondly, nine metabolites were isolated from the EtOAc extract by chromatographic methods, and the structures of compounds were elucidated by spectral methods (1D-, 2D NMR, and MS). The structure elucidation studies revealed that seven metabolites had anthraquinone backbone, whereas two compounds were found to be derivatives of curvularin from macrolide group. A chemical structure search confirmed that five of the metabolites were new for nature. Cytotoxic activity of the compounds and the EtOAc extract was tested against three cancer (DU145, LnCaP, and PC3) and normal (RPWE-1) cell lines by MTT cell viability assay. The metabolite PR-EB-01 exhibited the highest activity with IC50 values of 26.0, 37.2, 24.7, and 30.9 μM against LNCaP, PC3, DU145, and RPWE-1 cells, respectively.

Son yıllarda endofitik funguslar yeni biyoaktif sekonder metabolitlerin üretimi için önemli kaynaklar olarak değerlendirilmiştir ve özellikle ilaç endüstrisi açısından ilaç keşfi ve geliştirilmesine büyük katkı sağlayacağı öngörülmektedir. Ön çalışmamızda, Astragalus angustifolius’tan izole edilen bir endofitik fungus olan Penicillium roseopurpureum 1E4BS1’in kimyasal çeşitliliği ve sitotoksik aktivitesi gösterilmiştir. Bu verilerden hareketle, bu tez kapsamında P. roseopurpureum 1E4BS1'in biyoaktif sekonder metabolitlerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. İlk olarak 20 gün boyunca 25 ºC 180 rpm’de çalkalamalı inkübatörde fermentasyon işlemi gerçekleştirilmiş ve elde edilen broth EtOAc ile ekstraksiyon işlemine tabii tutulmuştur. EtOAc ekstresinden kromatografik yöntemlerle dokuz metabolit izole edilmiş ve spektral yöntemlerle (1D-, 2D-NMR ve MS) yapıları belirlenmiştir. Yapı tayini çalışmaları yedi metabolitin antrakinon iki metabolitin ise makrolid grubu curvularin iskeletine sahip olduğunu göstermiştir. Gerçekleştirilen kimyasal yapı taraması elde edilen beş metabolitin doğa için yeni olduğunu ortaya koymuştur. Bileşiklerin ve EtOAc ekstresinin sitotoksik etkileri, üç kanser (DU145, LnCaP ve PC3) ve bir normal (RWPE-1) hücre hattına karşı MTT hücre canlılığı testi ile araştırılmıştır. Metabolit PR-EB-01 LnCaP, PC3, DU145 ve RWPE-1 hücrelerine karşı sırasıyla 26, 37.2, 24.7 ve 30.9 μM IC50 değerleri ile en yüksek aktiviteyi göstermiştir.