对Piper capense种子中次生代谢产物的抗菌活性进行了综合实验评估和计算机分子对接模拟分析

《Journal of the Indian Chemical Society》：Integrated experimental and in-silico molecular docking evaluations of the antimicrobial activity of secondary metabolites from the seeds of Piper capense.

Piper capense种子甲醇-氯仿（1:1）提取物经色谱分离获得4个新化合物（1-4），其中化合物4为首次从该植物分离。结构通过NMR、质谱和文献比较确认。体外实验显示提取物及化合物2-4对大肠杆菌和白色念珠菌具有抗菌/抗真菌活性，分子对接表明化合物3-4对微生物靶点结合力强，ADMET分析显示其口服生物利用度良好，证实该植物是抗菌剂开发的重要来源。

　　

Melkamu Fufa|Desalegn Abebe Deresa|Temesgen Abdissa Ayana|Teshome Gemechu|Habtamu Fekadu Gemede|Diriba Diba|Gemeda Duguma|Negera Abdissa

埃塞俄比亚沃尔莱加大学自然科学与计算科学学院化学系

摘要

Piper capense是埃塞俄比亚广泛使用的药用植物，用于治疗尿路疾病、发热、胃痛和癌症，同时也作为食品添加剂来增强食欲。尽管它具有传统上的重要性，但关于其生物活性成分和治疗潜力的科学数据仍然有限。在本研究中，通过对甲醇-氯仿（1:1）种子提取物进行色谱分离，分离出了四种化合物：kakuol（1）、capentin（2）、5-羟基-7,4'-二甲氧黄酮（3）和cephradione A（4）。通过一维和二维核磁共振光谱、质谱分析以及文献比对确定了这些化合物的结构；本研究首次报道了从P. capense中分离出化合物4。对粗提物及分离出的化合物进行了抗菌活性评估，发现提取物对大肠杆菌具有显著的抗菌作用，而某些化合物还表现出抗真菌效果。分子对接研究表明cephradione A与微生物靶点具有很强的结合亲和力，ADMET分析表明这些化合物具有良好的口服生物利用度。这些结果支持P. capense作为抗菌剂的有希望的来源。

引言

Piper属（胡椒科）是开花植物中最多样化且经济价值最高的类群之一，包含约2000种植物，分布于热带和亚热带地区[1]、[2]。这些植物因其作为香料的烹饪用途以及在传统医学中的广泛应用而受到全球认可[3]。在众多物种中，Piper capense L.f.（黑胡椒）在东非传统医学中被广泛用于治疗多种疾病，包括疟疾、胃肠道疾病和性传播疾病[2]、[3]、[4]、[5]。然而，关于这种植物的治疗潜力和生物活性化学信息仍然有限[6]、[7]、[8]。

天然产物及其衍生物在药物发现中仍具有很高的价值，尤其是与现代计算机模拟方法结合使用时。最近的研究表明，将分子对接、ADME预测和生物学评估结合起来可以用于设计生物活性杂环化合物，如基于茚酮的Mannich碱[9]、吡唑衍生物[10]和苯并咪唑-咔唑杂化物[11]。这些方法有助于识别碳酸酐酶、乙酰胆碱酯酶等治疗靶点的抑制剂，突显了计算预测在支持实验数据方面的作用。

在本研究中，我们通过对P. capense种子进行系统的化学研究，结合了色谱分离和次级代谢物的结构鉴定、抗菌活性评估、针对验证过的微生物靶点的分子对接分析以及ADMET预测。这种实验-计算相结合的方法为P. capense的生物活性成分提供了新的化学和机制见解，该物种在Piper属中尚未得到充分研究，同时也证明了其在医药化学领域的潜在价值。

实验步骤

一般实验程序

1D和2D-NMR光谱是在Bruker Avance 500 MHz光谱仪（Bruker，美国比尔利卡）上使用(DMSO-d6和CDCl₃作为溶剂记录的。化学位移以百万分之一（ppm）为单位进行测量，并参照相应的氘代溶剂的共振峰：残余DMSO-d6的δ_H为2.50，CDCl₃的δ_H分别为7.26（质子）和39.5、77.0（碳）。柱层析使用Silica gel 60（粒径：0.06–0.2 mm）（Merck）进行。

结果与讨论

对P. capense种子的甲醇/氯仿（1:1）提取物进行色谱分离后得到了四种化合物（1–4；见图1）。使用NMR（1D和2D）光谱技术确定了分离化合物的结构，具体细节如下所述。数据还与文献值进行了比较以确认化合物的结构。

化合物1以浅棕色无定形粉末的形式分离出来。¹H NMR光谱显示在δ 13.10处有一个单峰。

结论

在本研究中，从P. capense种子中分离出的次级代谢物（1-4）表现出显著的体外抗菌活性，尤其是化合物2-4对Candida albicans有效。分子对接分析进一步表明化合物3和4符合药物相似性标准，显示出良好的药理潜力。这些发现突显了P. capense作为生物活性化合物的有希望的来源，尽管还需要进一步的体外、体内和毒性研究来进一步验证。

作者贡献声明

Temesgen Ayana Abdisa：方法学研究。Negera Abdissa：撰写-审稿与编辑、可视化处理、数据验证、项目监督、资金获取、数据管理、概念构思。Desalegn Abebe Deresa：撰写-审稿与编辑、数据验证、项目监督。Melkamu Fufa：撰写-初稿撰写、方法学研究、数据分析

未引用参考文献

[20], [25]。

数据获取

本研究的数据可应要求向通讯作者索取。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们衷心感谢埃塞俄比亚的沃尔莱加大学和吉马大学在本研究期间提供的慷慨物质和资金支持。该研究得到了瑞典斯德哥尔摩国际科学基金会（IFS）的支持，资助编号为F/5778-2。同时特别感谢德国比勒费尔德大学在光谱分析方面提供的无私帮助，他们没有收取任何费用。