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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 生物医药区 » 药学 » 天然药物化学 » 《读懂天然产物系列》-6- 植物源农药先驱，“除虫大师”--印楝篇
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kedaxyn

金虫 (正式写手)

[交流] 《读懂天然产物系列》-6- 植物源农药先驱，“除虫大师”--印楝篇

您的选择：《读懂天然产物系列》诚邀您撰写属于您自己的文献评论！     
       撰写链接：http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=7732034&fpage=1

文献：
1、Maria J. Gualtieri; Nicola Malafronte; Antonio Vassallo. Bioactive Limonoids from the Leaves of Azaridachta indica (Neem). J. Nat. Prod. 2014, 77: 596 − 602.
2、Worapong Kitdamrongtham; Kenta Ishiib;  Kodai Ebina. Limonoids and Flavonoids from the Flowers of Azadirachta indica var.siamensis, and Their Melanogenesis-Inhibitory and Cytotoxic Activities.  CHEMISTRY & BIODIVERSITY . 2014, 11:73-84
3、Mondal Debashri，Mondal Tamal. A Review on efficacy of Azadirachta indica A. Juss based biopesticides，Research Journal of Recent Sciences.2012, 1(3): 94-99.

题记：
    中国是一个农业大国。在加入WTO以后，农产品入口面临着非常严峻的绿色壁垒，其中农药残留超标严重影响了我国农产品在国际市场的竞争力。为了降低农药残留量，努力开发新型农药已成为当务之急。植物源农药应运而生，其能在自然界降解，一般不会污染环境及农产品，在环境和人体中积累毒性的可能性不大，对人和牲畜相对安全，对害虫天敌伤害小，且害虫对其难以产生抗体，具有低毒、低残留的特点。
    植物源农药研究的主流在于为创制新农药探索具有生物活性的先导化合物。可分为两个层面：一是获得具有农药活性化学结构新颖的化合物；二是化合物已知，但活性是新颖的或者未曾报道过的。该方面的研究将生物和化学紧密结合起来，生物学研究单位具有生测和机理研究方面的优势，而化学研究单位具有提取分离和结构鉴定等基础研究的优势，如果两方面能够加强合作研究，将达到优势互补的目的。相信在未来的农药方面，植物源农药将会占据重要的一席。
    作为植物源农药的先驱，印楝素可认为是植物源农药中的“除虫大师”。它是目前世界公认的广谱、高效、低毒、易降解、无残留的杀虫剂且没有抗药性，对防治10目400多种农林、仓储和卫生害虫效果显著。

背景概述：
    印楝Azadirachta Indica A.Juss，广泛分布于热带、亚热带地区，是世界上最优秀的高效无毒无公害杀虫植物，被美国农业部誉为“可解决全球问题之树”。其果实、种子、种核、茎、叶、树皮及树液中都含有活性物质，以种子尤甚。到目前为止，已从印楝中分离出100多种化合物，其中至少有70种化合物具有不同的生物活性，例如杀虫、除草和抗肿瘤活性。
    1968年，Butterworth 和 Morgan 发现从印楝种子中分离出的化合物在剂量低至0.1μg/ml时，能够完全抑制沙漠蝗虫（Schistocerca gregaria）的取食。这种化合物后来被命名为印楝素，对防治半翅目、鳞翅目、鞘翅目等害虫有特效，而对人畜和周围环境无污染。

文献1：
    文章内容详实，分为：摘要、前言、化合物结构、结果与讨论、活性测定和实验部分。其创新点在于：对于印楝化合物活性研究方面，区别于以往在昆虫、植物病菌方面的研究，该文献研究了对一系列癌细胞系的影响，并首次探究了对于分子伴侣Hsp90之间的影响。
                                   
                                 《读懂天然产物系列》-6- 植物源农药先驱，“除虫大师”--印楝篇
1. 摘要：
     从印楝叶中分离得到8个新的柠檬苦素类似物和1个新酚苷。通过光谱数据分析确定了其结构。测定了所分化合物的对癌细胞的活性，并测定了对分子伴侣Hsp90之间的影响。

2. 前言：
    长期以来，印楝应用于农药、医药及日化用品等领域。其叶片含有抗菌、消炎、抑癌等活性的成分。近年来研究表明，从印楝中分得的葛杜丁对Hsp90酶的活性在体内和体外均有影响，对大量癌基因蛋白类物质的表达、转化也有一定影响。这对研发以Hsp90为靶标的抗癌药物具有深远意义。文章从不同角度阐述了研究的意义和必要性，为癌症药物研发提供了新的思路。

3. 结构解析：
    文章结构解析思路清晰明了，数据详实。

4. 活性测定：
    这是该文章的与众不同之处，区别于类似文章将过程简介、数据罗列出来，该文章不仅将实验思路一一叙述，而且把活性测定的过程表述得很清楚，紧接着就是活性测定结果，使人一目了然。辅之以图表分析，对比鲜明。

5. 实验部分：
     完整地阐述了生测流程、植物材料来源、萃取和分离过程、供试细胞系的培养、细胞活力评估、表面等离子体共振分析、ATP水解抑制及实验数据处理各个环节。实验的严谨态度可见一斑。

    印楝，作为植物源杀虫剂的代表，开辟了有害生物防治的新纪元。关于其在农业上除草、杀虫的活性研究较多，且在农药商品开发方面做的很成功。在印度，本土居民用印楝叶子泡茶，并作为当地的一剂药材。迄今为止，还没有成功开发为商用治疗疾病的药品。关于其抑菌、消炎、抗癌等活性，研究还不完善。本文为抗癌药物研发提供了一个新的思路。2008年，英国剑桥大学化学系Steven Ley教授带领46位科学家历经22年共同完成了印楝素的全合成工作，开创了天然产物化学、有机合成化学和植物源农药的一个新里程碑。我国印楝素资源丰富，大有潜力可挖，我们可以借鉴国内外对印楝的研究思路，进一步开发印楝在农业、医疗方面新的应用。

题外话：
    关于天然产物研究的选材方面，个人觉得其实不管是农药还是医药，都存在一定的联系。如果一个材料在农业方面有活性，那么在医药方面也许会有新的发现。因为昆虫和人在表皮、消化道、气管、血脑屏障及细胞膜穿透方面存在差异，导致有些化学成分对昆虫有毒杀作用，但是对脊椎动物人来讲就没有毒副作用，使用较为安全（关于其原因感兴趣的童鞋可和我交流，由于专业原因，对此方面略知一二）。与此同时，一些化学成分的活性在人体环境中依然存在。以印楝为例，在印度当地土著居民用其来治疗脱发等疾病。现又有证据表明，印楝中含有较好抗癌活性的成分。目前商品化的抗癌药物副作用都很大，病人在治疗的同时承受很大痛苦。假如说能将印楝中某些成分开发成抗癌药物的话，副作用将会很小。同样在医药方面有活性的植物材料，在农业方面也值得一试。这个想法也许不够成熟，但是提供了无限可能，也给我们做进一步研究提供了一些新的思路。

    以上仅代表个人观点，欢迎大家提出自己的看法，“一千个人眼中有一千个哈姆雷特”，所以，期待大家的宝贵建议。由于水平限制，望大家对其中的不足之处给予指正，诚恳地接受大家的意见，非常感谢！

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《读懂天然产物系列》开帖篇地址：http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=7538755&fpage=1[ Last edited by allen.tsui on 2014-8-11 at 21:46 ]

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wangkaibo123 谈判陶 hukun100 彭媛1991

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认真过好每一天
1楼 2014-09-01 01:52:17
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hukun100

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
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kedaxyn: 金币+10, 640000个赞，评的很全面，很专业，十分感谢。相信hukun100在未来的道路上一定会有所建树！还望以后多多指教交流 2014-09-11 23:29:07
kedaxyn辛苦了，评论写的非常棒，点32000个赞！各位的回复也很给力，作为一个接触过点楝科的人，我就随便写点我的我的认识吧！
相信对楝科植物有所了解的朋友都会感觉到，楝科植物次生代谢产物的多样性是非常令人惊叹的，这一点从OL、JNP、四面体、phyto等杂志上层出不穷的新骨架、新化的报道可见一斑，前些年岳老师发表的楝科JACS【Ivorenolide A, an Unprecedented Immunosuppressive Macrolide from Khaya ivorensis: Structural Elucidation and Bioinspired Total Synthesis】更是其中令人瞩目的成果！
楝科植物的代表性成分是柠檬苦素，楝科柠檬苦素是一个庞大的家族，有兴趣的话不妨看看罗晓东老师2011年发表在chemical reviews上面长达86页的综述【Meliaceous Limonoids: Chemistry and Biological Activities】，这些花样繁多的柠檬苦素从生源上都来源于apotirucallane或apoeuphane骨架类型的三萜，在这些完整三萜的基础上，17位侧链一般变化为呋喃环，而A,B,C,D环则通过不同的裂解及重排等方式造就了整个柠檬苦素家族的多样性！
以我对楝科柠檬苦素浅薄的认识及对于其中一些类型的接触（如phragmalin类型、Mexicanoilde类型，结构相对复杂），实际上与其结构的多样性相比，其活性好像并不那么让人满意，不知道其他接触过楝科的同行们是否会有同感。而楼主的评论及文献中所提到的gedunin以及Azadirachtin当然是柠檬苦素中的“佼佼者”，然而，从结构上来说，它们实际上却是柠檬苦素中相对“原始的类型”-两者分别属于Ring D-seco及Ring C-seco的类型（即在完整三萜基础上，仅一环开裂）。这不免使我产生一种错觉，是否对于柠檬苦素，骨架结构越简单，活性越好？（当然，这显然是一个片面的结论）；
印楝素（及类似物）无疑是极其重要的天然产物，当然，主要是因为其显著的杀虫活性，罗老师的综述里面也提到，印楝种仁的提取物被开发为多种杀虫剂商品，其中一些还获得了美国环境署（EPA）的审批。
对于gedunin类型的柠檬苦素，我一度很感兴趣，其实这类化合物早在20世纪60年代就被分离鉴定了，最初研究者对其杀虫及抗疟活性较为关注，但近些年的活性研究也显示这类化合物在抗肿瘤方面具有良好的潜在价值！然而，当我怀着与文献1作者一样的愿望去寻找这类化合物的时候，却毫无收获！
当然，需要指出的是，评论中提到文献1“并首次探究了对于分子伴侣HSP90之间的影响”是不准确的。且之前的研究者在gedunin与Hsp90之间建立联系的过程也是有故事可说的，即并非是通过简单筛选而得到的“偶然发现”。通过对文献进行追溯，可以发现06年的science上发表了一篇介绍Gene-Expression Signatures技术的文章【The Connectivity Map: Using Gene-Expression Signatures to Connect Small Molecules, Genes, and Disease】，随后在另一篇cancer cell中【Gene expression signature-based chemical genomic prediction identifies a novel class of HSP90 pathway modulators】，作者运用Gene-Expression Signatures的技术结合高通量筛选，从2500个药物及天然产物分子中发现了gedunin为良好的HSP90 pathway modulators，才有了随后一系列的相关深入研究。Science文章中阐述的技术有点超出了我的理解范围，但是由此可以看出，活性筛选技术或者活性筛选平台的确是对我们天然产物的研究有极大的影响。
归根结底，楝科在一定时期内还是会持续作为天然产物的研究热点的，尽管自己现在已经不做了，但是还是会继续关注的！
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wangkaibo123
75楼2014-09-11 22:12:34
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hukun100

木虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
79楼: Originally posted by 谈判陶 at 2014-09-14 18:23:29
研一就这么有眼光，将来必定前途无量
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你这小广告打的，真有水平啊！
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80楼2014-09-15 16:49:38
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