不同系统发育类群中三萜皂苷的结构-活性关系

《Journal of Chemical Ecology》：Structure-activity Relationships of Triterpenoid Saponins Across Phylogenetically Diverse Organisms

皂苷结构-活性关系及物种特异性毒性研究：通过水蚤、正蚓蛆、酵母和绿藻的毒性测试发现单皂苷（如α-hedernin和hederacolchiside A1）活性显著高于双皂苷，因其亲脂/极性特性及线性糖链结构增强毒性，C-23羟基化可提升昆虫死亡率但非必需，物种因膜甾醇组成差异导致敏感性排序为水蚤＞正蚓蛆＞酵母＞绿藻。

　　

摘要

皂苷是一类结构多样的生物活性代谢物，存在于100多个植物科中，植物合成它们是为了抵御昆虫、真菌和其他生物的侵害。其作用机制与它们对细胞膜的干扰有关，尤其是对膜固醇的干扰。由于不同生物界和物种之间的膜固醇组成存在差异，因此可以预期皂苷的毒性也会因物种而异。本研究的目的是利用不动性测试或生长抑制实验，阐明四种不同生物（大型溞、隐秘恩奇特拉虫、酿酒酵母、亚头形拉菲多塞利斯）中不同皂苷的结构-活性关系，这四种生物代表了三个真核生物界。我们假设单皂苷元皂苷由于具有更高的两亲性/极性而具有更强的生物活性，并且物种的敏感性取决于其膜固醇组成：含有植物固醇的生物比含有动物或真菌固醇的生物更不易受影响。这一假设得到了验证，因为α-赫德林和赫德拉科尔奇苷A1在不同生物体内的细胞毒性显著（EC50值分别为8.7至36.9 mg/L和2.0至68.9 mg/L），而双皂苷元皂苷如赫德拉科苷C和人参皂苷-Ro在浓度高达100 mg/L时仍无活性。然而，皂苷的非糖部分（苷元骨架）和糖部分的组成也起着关键作用，简单的线性糖链会增强毒性。研究表明，C-23位点的羟基化可以增强对昆虫的杀伤效果；不过，其缺失并未影响赫德拉科尔奇苷A1的毒性。此外，不同物种的敏感性也存在差异，其中甲壳类动物大型溞最为敏感，其次是环节动物隐秘恩奇特拉虫和酵母酿酒酵母，最不敏感的则是藻类亚头形拉菲多塞利斯。这些发现有助于更深入地理解皂苷的结构-活性关系，并为基于皂苷的应用在农业、医学和生物技术领域的定向开发开辟了新的途径。