ПРИКЛАДНАЯ БИОХИМИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ, 2013, том 49, № 2, с. 109-123
УДК 547.673:577.13
АНТРАХИНОНЫ ГРИБОВ (ОБЗОР)
© 2013 г. Н. Н. Гесслер*, А. С. Егорова*, Т. А. Белозерская***
*Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН, Москва **Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет
e-mail: tabinbi@mail.ru Поступила в редакцию 17.05.2012 г.
Обзор посвящен характеристике антрахинонов — группы пигментов хиноидной природы, часто встречающихся у грибов. Рассмотрены распространение антрахинонов у грибов, пути их биосинтеза и биологическая активность.
БО1: 10.7868/80555109913020050
Антрахиноны являются самой большой группой природных пигментов хиноидной природы. В растениях, грибах и лишайниках найдено около 700 представителей этой группы. Они часто придают окраску, обычно желтую, оранжевую или коричневую, мицелию микроскопических грибов, плодовым телам макроскопических грибов, а также лишайникам [1]. В текстильной промышленности антрахиноны грибов широко используются как красители для натуральных и синтетических волокон [2—6]. В микроэлектронике антрахиноны нашли применение в качестве полупроводников [7, 8].
Многие антрахиноны проявляют противо-микробные, противопаразитарные, инсектицидные, фунгицидные, противовирусные свойства [9—11]. Они находят применение как противораковые средства [12, 13]. Антрахиноны являются действующими компонентами многих растительных сборов, используемых в качестве лекарственных средств, где они оказывают слабительное, диуретическое, противораковое, эстроген-ное, иммуномодулирующее и другие действия [14—16]. Эндофитные грибы, сосуществуя с растением, не вызывают болезни хозяина, но способствуют образованию вторичных метаболитов, в том числе и антрахинонов, что во многом определяет характер использования растения в медицинских целях. Сами эндофитные грибы также являются источниками антрахинонов [17—20]. Участие микроскопических грибов (Eurotium spp., Debaryomyces spp., Aspergillus spp., Verticillium spp., Pichia spp. и др.) в процессе ферментации брускового чая Фужуан, традиционного напитка в некоторых провинциях Китая, обеспечивает продукту не только неповторимый цвет и аромат, но и придает чаю противодизентерийное действие за счет образования антрахинонов [20].
Однако в высоких концентрациях некоторые антрахиноны могут проявлять токсичное дей-
ствие, являясь мутагенами и канцерогенами [21, 22], поэтому их обычно применяют в малых дозах в комплексе с другими биологически активными веществами в составе растительных сборов. Контаминация продуктов сельского хозяйства микроскопическими грибами может приводить к их загрязнению микотоксинами, в том числе и антра-хиноновой природы [23—26].
Совершенствование методов идентификации природных соединений позволило установить строение вновь выделенных антрахинонов, проявляющих широкий спектр биологической активности, что является базой для создания эффективных средств борьбы с патогенными грибами, насекомыми-вредителями, сорными травами, а также препаратов с противовирусной, противораковой и иммуномодулирующей активностью.
В обзоре рассматриваются пути биосинтеза антрахинонов у грибов и их распространение среди представителей грибного царства. Значительное внимание уделяется характеристике биологической активности грибных антрахинонов.
Строение антрахинонов. В основе молекулы антрахинонов лежит структура, образованная слиянием трех бензольных колец (рисунок). Многообразие природных антрахинонов достигается за счет различных заместителей, например: -ОН, -СН3, -ОСН3, -СН2ОН, -СНО, -СООН и других, а также восстановления карбонильных групп (до антронов и антраценонов) и восстановления двойных связей в бензольном кольце (с образованием гидроантрахинонов) [27, 28]. Как правило, имеется несколько боковых заместителей в бензольных кольцах антрахинонов грибов. Особенно распространены у грибов 1,8-дигид-рокси- и 1,5,8- или 1,6,8-тригидроксипроизвод-ные антрахинона [29, 30]. Формулы некоторых встречающихся у грибов антрахинонов, названия грибов, у которых эти антрахиноны обнаружены, а также их биологическая активность представле-
МУЛЬТИФЕРМЕНТНЫИ КОМПЛЕКС
I 8КоЛ
I
и3с-с=о I_
т
-оос II И2С-С-8КоЛ
2 м
_I 0
16 14 12 10 8 6
8—АПБ
000000000 III
С4—С9
С6—С11
0.
0 0 0 0 0
8—АПБ
0 0 0
0.
0 0 0 0
Я8 0
Яг
ч
Я
2
Я I ¥ Т Яз
IV
Схема циклизации Р-поликетидной цепи в ходе синтеза антрахинонов у грибов. I — ацетил-КоА, II — малонил-КоА, III — Р-поликетидная цепь, IV — антрахинон (И^— — боковые заместители). АПБ — ацил-переносящий белок.
ны в таблице. В тексте рядом с названием антра-хинона в круглых скобках приводится порядковый номер, соответствующий его положению в таблице.
Антрахиноны могут присутствовать как в свободном виде, так и виде гликозидов, гликопирано-зидов или других комплексов, присоединяющихся по О- или С-связи боковой цепи, что делает их водорастворимыми. Характерные для антрахинонов грибов димерные структуры образуются из более простых трехчленных антрахинонов путем образования С-С-связей, например в молекулах алтер-порриолов (14), руброскирина (17), лютеоскирина (19) и др. (таблица) [27]. У макромицетов СотШапия и БегтосуЫе из предшественников артрохризона и торосахризона в зависимости от места образования С—С-связи могут образовываться димеры 7,10' — флегмацины (18), 5,5' — атровирины или 7,7' — фла-воманнины [31—35]. В составе димеров могут присутствовать не только мономерные антрахиноны, но нафтохиноны и другие продукты поликетидно-го синтеза. Структура руфооливациновых пигментов (20) включает в себя нафталеновое производное и 1,2- или 1,4-антрахинон, связанные через атомы углерода 4' и 10 [36].
Важной характеристикой антрахиноновых соединений являются их электронные спектры поглощения. Незамещенный антрахинон обладает слабой желтой окраской; в электронном спектре поглощения присутствует небольшой пик в области 405 нм. Сильное поглощение в ультрафиолетовой области обусловлено наличием хромофора, образованного системой конъюгированных двойных связей, и носит сложный характер. Наличие заместителей вызывает батохромный сдвиг максимума поглощения и появление полос поглощения в красноволновой области. Присутствие заместителей в 1,4-положениях вызывает более значительный батохромный сдвиг и значительнее усиливает окраску, чем заместители в 1,5- и 1,8-положениях. Антрахиноны образуют с солями металлов комплексы — лаки, дающие характерную окраску. Окраска продуктов реакции зависит от положения ОН-групп в молекуле антрахинона и используемого реактива. Например, со спиртовым раствором ацетата магния 1,2-диоксипроизводные образуют лаки, окрашенные в фиолетовый цвет, 1,4-диоксипроизводные — в пурпурный цвет, 1,8-диоксипроизводные — в красно-оранжевый цвет [37]. Реакция может использоваться для
Строение и биологическое действие антрахинонов грибов
№ Название, формула Продуценты Биологическое действие
1 Эмодин (1,3,8-тригидрокси-6-метилантрахинон) ОН О он о Aspergillus sp. [9, 51], Pyrenochaeta terrestris [51], Trichoderma sp. [65], Dermocybe sanguinea [3], Phoma sp. [73] Антибактериальное, фунги-цидное [65, 113], нарушение митохондриального дыхания [131], ингибитор протеинки-наз [105], противовоспалительное [133, 139], противораковое [132, 142], гепато-протектор [11, 141]
2 Аверуфин (3,4,5,6-тетрагидро-7,9,11-тригидро-кси-2-метил-2,6-эпокси-2Н-антра (2,3-Р)оксо-цин-8,13-дион) ОН О он о A. versicolor [41], A. parasiticus [55, 131] Микотоксин, нарушение митохондриального дыхания [131]
3 Версиколорин (1,6,8-тригирокси-2-гидрокси-метилантрахинон) он о он о A. versicolor, A. parasiticus [41, 55] Микотоксин [41]
4 Фисцион (1,8-дигидрокси-6-метокси-3-метил-антрахинон) он о он о Eurotium sp. [90], A. glaucus [91], Dermocybe sanguinea [2, 3] Гепатопротектор [141], противовоспалительное [133], антибактериальное, фунги-цидное [110]
5 Катенарин (1,4,5,7-тетрагидрокси-2-метилан-трахинон) о он он о он Eurotium sp. [90], Helmintosporium catenarium [91], A. glaucus [21, 92], Drechslera sp. [70] Токсичное [21, 92], антибактериальное [70]
6 Пахибазин (1-гидрокси-3-метилантрахинон) о он о Trichoderma sp. [107], Pachybasium candidum [43], Phoma sp. [73] Фунгицид [107]
№ Название, формула Продуценты Биологическое действие
7 Хризофанол (1,8-дигидрокси-3-метилантрахи-нон) 0И 0 0И ^С^ХсИз 0 Aspergillus sp. [59], Trichoderma sp. [107], Phoma sp. [73], P. islandicum [73], P. pachybasium [73], Drechslern teres [60], D. holmii, D. ravenelii [71] Гербицид [72], противовоспалительное [136], гепатопротектор [141], антибактериальное [109]
8 Гельминтоспорин (1,5,8-тригидрокси-3-мети-лантрахинон) 0И 0 0И 0И 0 Curvularia lunata [68, 69], D. holmii, D. ravenelii [71], Cochliobolus sativus [70] Фитотоксичное [74]
9 Куестин (4,5,7-тригидрокси-2-метилантрахи-нон) 0 0И 0 0И Eurotium sp. [90], P. frequentans [85] Антибактериальное [113], ингибитор Сёе25В фосфата-зы [106]
10 Цинодонтин (1,4,5,8-тетрагидрокси-2-метил-антрахинон) 0И 0 0И 0И 0 0И Drechslera sp. [14], Curvularia lunata [68, 69], Pyrenochaeta terrestris [73] Фунгицид [14], фитотоксичное [73]
11 Фаллацинол (1,8-дигидрокси-3-гидроксиме-тил-6-метоксиантрахинон 0И 0 0И 0 Dermocybe sp. [28], Caloplaca sp., Laurera benguelensis [97, 98] Антибактериальное, фунги-цидное [97]
12 Исландицин (1,4,5-тригидрокси-2-метилан-трахинон) 0 0И 0И 0 0И Penicillium islandicum [40] Мутагенное, токсичное, антибактериальное [113]
№ Название, формула Продуценты Биологическое действие
13 Алтерсоланол А (1,2,3,4,5-пентагидрокси-7-метокси-2-метил-1,2,3,4-тетрагидроантрахинон) 0 0И И3С\ДО 0И 0 0И Alternaria 8р. [76, 94], Ampelomyces 8р. [19, 63] Фитотоксичное, блокатор переноса электронов дыхательной цепи [124], ин-гибирование протеинки-наз [63, 103]
14 Алтерпорриол С (5,5'-димер макроспорина и алтерсола-нола С) 0 0 0И 0 0И 0 0И Alternaria 8р. [75—77], Ampelomyces 8р. [63, 103] Ингибирование протеин-киназ [63, 103], антибактериальное [63]
15 10,10'-димер эмодина и фисциона 0И 0 0И 0И И3С^^ 0СИ3 0И 0 0И A. variecolor [53, 89], A. glaucus [21, 92] Токсичное [21, 92]
16 Ругулозин (1,7,9,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.