几种抑制HIV-1复制酶的植物成分

药学学报ActaPharmaceuticaSinica2010,45(2):235−240·235·几种抑制HIV-1复制酶的植物成分彭宗根1,许利嘉2,叶文才3,肖培根2*,陈鸿珊1*(1.中国医学科学院、北京协和医学院医药生物技术研究所,北京100050;2.中国医学科学院、北京协和医学院药用植物研究所,北京100193;3.暨南大学药学院,广东广州510632)摘要:植物活性成分结构多样性和其作用多靶点的特点,已使其成为寻找抗HIV-1药物的重要来源之一。为从植物中获得结构新颖的抗HIV-1活性先导化合物,本文应用HIV-1蛋白酶(PR)、逆转录酶(RT)和整合酶(IN)筛选模型,对45个来源于毛茛科、芸香科和五味子科等植物的结构清楚的化合物进行了体外活性测定。12个三萜类化合物中8个具有抑制HIV-1PR活性,其中2个还具有抑制IN活性;15个木脂素类化合物中2个具有抑制HIV-1RT活性。6个生物碱类、7个黄酮类及5个其他结构类型的化合物都无明显抑制3种复制酶的作用。植物来源的三萜类化合物抑制PR或IN的活性较好,值得深入研究。关键词:植物成分;HIV-1;复制酶;活性筛选中图分类号:R284文献标识码:A文章编号:0513-4870(2010)02-0235-06EffectivecomponentsagainstHIV-1replicativeenzymesisolatedfromplantsPENGZong-gen1,XULi-jia2,YEWen-cai3,XIAOPei-gen2*,CHENHong-shan1*(1.InstituteofMedicinalandBiotechnology,ChineseAcademyofMedicalSciences&PekingUnionMedicalCollege,Beijing100050,China;2.InstituteofMedicinalPlantDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciences&PekingUnionMedicalCollege,Beijing100193,China;3.PharmacySchool,JinanUniversity,Guangzhou510632,China)Abstract:Plantactivecomponentscharacterizedofmanydifferentstructuresandactivitiesonmultipletargets,havemadethemtobetheimportantsourcesofinhibitorsonHIV-1.ForfindingleadingcompoundswithnewstructureagainstHIV-1,threekeyHIV-1replicativeenzymes(reversetranscriptase,proteaseandintegrase)wereusedasscreeningmodels.Theinvitroactivitiesof45plantderivedcomponentsisolatedfromSchisandraceae,RutaceaeandRanunculaceaewerereported.Withintwelvetriterpenecomponentsisolated,eightcompoundswerefoundtoinhibitHIV-1protease,intheseeightactivecompounds,kadsuranicacidA(7)andnigranoicacid(8),inhibitedbothHIV-1proteaseandintegrase;Amongfifteenlignans,meso-dihydroguaiareticacid(15)andkadsurarin(16)wereactiveonHIV-1reversetranscriptase,and4,4-di(4-hydroxy-3-methoxyphenly)-2,3-dimethylbutanol(13)activeonHIV-1integrase.Allofthesixalkloids,sevenflavones,andfiveotherscompoundswerenotactiveoronlywithlowactivitiesagainstHIV-1replicativeenzymes.FurtherstudiesofthetriterpenecomponentsshowingstronginhibitoryactivitiesonHIV-1werewarranted.Keywords:plantcomponent;HIV-1;replicativeenzyme;activityscreening目前约有25%的常用药物来源于植物[1],这使得收稿日期:2009-11-18.基金项目:国家科技重大专项“中医药对HAART后免疫重建功能的影响研究”(2008ZX10005-004).*通讯作者Tel:86-10-63010984,Fax:[phone],E-mail:[e-mail];[e-mail]从植物中筛选活性物质成为重点和热点。植物活性物质结构的多样性及其活性的广泛性,也成为抗HIV-1替代治疗的重要来源之一。近年来,大量文献报道从植物药材中提取有抗HIV-1活性的物质[2],分属于多个类别,能作用于多个靶点,这也体现了植物活性成分结构多样性和其作用多靶点的特点和优势。作·236·药学学报ActaPharmaceuticaSinica2010,45(2):235−240者与中国医学科学院药用植物研究所及暨南大学药学院合作,对从毛茛科、芸香科和五味子科等植物来源的45种化学成分进行体外抑制3种HIV-1关键复制酶:逆转录酶(reversetranscriptase,RT)、整合酶(integrase,IN)和蛋白酶(protease,PR)的活性筛选,以期获得活性较好的先导化合物。材料与方法45个单体纯化合物样品自毛茛科、芸香科和五味子科等植物中提取分离,并经结构确证。抗HIV-1活性采用体外直接抑制HIV-1复制酶的测定方法[3],HIV-1RT活性用放射性核素3H掺入法检测,HIV-1IN活性用ELISA法检测,HIV-1PR活性用荧光法检测。化合物用DMSO溶解后分别测定其对3种HIV-1复制酶的抑制作用,与相应酶对照孔比较计算抑制率,实验用化合物终浓度大多为5～12μg·mL−1,少数达60μg·mL−1,具体实验浓度见表1～表5。RT、PR和IN阳性对照抑制剂分别使用临床有效的抑制剂奈韦拉平(nevirapine,NVP)、茚地那韦(indinavir,IDV)及牛膝多糖硫酸酯(ABPS)[3]。结果与讨论1三萜类化合物抗HIV-1复制酶的作用三萜类化合物(triterpenes)是从植物中提取获得的昀多的有抑制HIV-1活性的萜类化合物,有多个作用靶点,其作用机制可能涉及HIV-1的进入、逆转录、整合、蛋白切割、病毒成熟及其他未知靶点[4]。白桦酸(betulinicacid)是一个活性较好的化合物,其衍生物有不同强度的抗HIV-1活性[5]。在本文中获得的白桦酸类似物中,betulin(1)、23-hydroxylbetulinicacid(2)及化合物stigmasterol(3)和ursolicacid(4)在体外对PR均有一定的抑制作用,但对RT和IN没有抑制作用(表1),这与三萜类化合物多为抑制PR活性的报道一致。环菠萝蜜烷是本文获得的相对较多的三萜类化合物,实验结果提示环菠萝蜜烷D环侧链基团对其抑制HIV-1PR活性较重要,有侧链基团的化合物如schisandronicacid(5)、isoschisandrolicacid(6)、kadsuranicacidA(7)和nigranoicacid(8)有较强的抑制PR活性,而没有侧链基团的micranoicacidB(9)则活性较弱。同时也提示环菠萝蜜烷化合物A环的裂环与否与其抗HIV-1IN活性相关,裂环的化合物Figure1Structuresoftriterpenesisolatedfromplants彭宗根等:几种抑制HIV-1复制酶的植物成分·237·Table1InhibitoryactivitiesonHIV-1enzymesoftriterpenesisolatedfromplantsInhibition(%)/compoundconcentration(μg·mL−1)Compd.PRRTIN159.7/512.0/5.65.7/5251.5/107.6/11.10/10374.7/108.6/11.10/10483.9/100.6/11.10/10572.6/1013.3/11.113.3/10685.5/100/11.10/60789.2/100/11.163.5/12885.0/100/11.171.1/12918.5/100/11.126.2/121023.8/100/11.18.8/121132.5/54.0/5.624.2/51211.3/100/11.15.6/10kadsuranicacidA(7)和nigranoicacid(8)有抑制IN活性,但未裂环的化合物schisandronicacid(5)和isoschisandrolicacid(6)抗IN活性弱或无。其中(7)和(8)对HIV-1PR和IN都有抑制作用,而kadsuranicacidB(10)无效(表1),提示环菠萝蜜烷化合物的A环可能是重要的药效基团,在A环的裂环中引入基团可能会改变化合物对HIV-1PR和IN的抑制活性。另一类三萜糖苷类化合物daucosterol(11)和dahuricinG(12)没有抑制HIV-1复制酶的活性(表1)。2木脂素类化合物抗HIV-1复制酶的作用木脂素(lignans)是五味子科植物中的主要成分之一[6],结构类型多,立体化学复杂。迄今为止从该科植物中分到的木脂素有近200个,根据骨架类型可分为5大类:①二芳基丁烷类(diarylbutanes);②联苯环辛烯类(dibenzocyclooctadienes);③螺苯骈呋喃型联苯环辛二烯类(spirobenzofuranoiddibenzo-cyclooctadienes);④芳基四氢萘类(aryltetralins);⑤四氢呋喃类。从植物中提取的木脂素类物质活性广泛,有多种生理活性[7]。在二芳基丁烷类木脂素化合物中,4,4-di(4-hydroxy-3-methoxyphenly)-2,3-dimethylbutanol(13)有抑制HIV-1IN活性,(+)anwulignan(14)和meso-dihydroguaiareticacid(15)有一定的抑制HIV-1RT活性(表2)。在联苯环辛烯类木脂素化合物中,kadsurarin(16)有较好的抑制HIV-1RT活性,其他化合物schisandrin(17)、gomisinA(18)、schisantherinF(19)、propinquaninF(20)、schisantherinI(21)、propinquaninE(22)、propinquaninC(23)、propinquaninB(24)、heteroclitinA(25)和schisantherinG(26)未显示出抑制3种HIV-1复制酶的活性(表2)。螺苯骈呋喃环联苯环辛二稀类木脂素化合物kadsulignanD(27)也无抑制3种HIV-1复制酶的活性(表2)。Table2InhibitoryactivitiesonHIV-1enzymesoflignansisolatedfromplantsInhibition(%)/compou