CC BY
8
Установки и экспедиции
Вестник ДВО РАН. 2019. № 5
УДК 910.4 DOI: 10.25808/08697698.2019.207.5.019
Е.А. ЮРЧЕНКО, А Н. ЮРЧЕНКО, Д.Л. АМИНИН
Морские экспедиции ТИБОХ ДВО РАН в Южно-Китайское море (2004-2018 гг.)
Представлена информация о результатах совместных российско-вьетнамских морских экспедициях за последние 15 лет.
Ключевые слова: морские экспедиции, природные соединения.
Marine expéditions of PIBOC FEB RAS in the South China Sea (2004-2018). E.A. YURCHENKO, A.N. YURCHENKO, D.L. AMININ (G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, FEB RAS, Vladivostok).
The information about results of the joint Russian-Vietnamese marine expeditions during the last 15 years is presented in the review.
Key words: marine expeditions, natural compounds.
Основная цель большинства морских экспедиций Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН - изучение химического разнообразия вторичных метаболитов морских беспозвоночных, водорослей, низших грибов и бактерий и их биологической активности.
Первая совместная российско-вьетнамская экспедиция в Южно-Китайское море на борту НИС «Академик Опарин» была проведена в 2004-2005 гг. в соответствии с Соглашением о научном сотрудничестве между Российской академией наук и Вьетнамской академией наук и технологий от 01.12.2002 г. (предыдущая тропическая экспедиция была в 1991 г.). В экспедиции принимали участие ведущие ученые ТИБОХ ДВО РАН, которыми было собрано 287 образцов морских беспозвоночных животных. Этанольные экстракты проб протестированы на наличие цитотоксической, иммуностимулирующей, кар-диостимулирующей, гепатозащитной активности (всего девять биотестов). Большинство экстрактов показало цитотоксическое действие, затем они использовались для выделения индивидуальных соединений.
В дальнейшем было организовано еще пять экспедиций (2007, 2010, 2013, 2016-2017, 2018 гг.), в которых ученые ТИБОХ собрали около 2000 образцов беспозвоночных животных. Также были взяты пробы бурых и красных водорослей, морской воды, грунта, различных организмов для выделения морских бактерий и грибов. Добытые материалы использовали для последующих биохимических исследований, пополнения музейных фондов и Коллекции морских микроорганизмов ТИБОХ ДВО РАН.
Береговая линия Вьетнама растянута на более чем 3200 км от Сиамского залива на юге (8° N) до границы с Китаем на севере (23° N). Прибрежная акватория (с глубинами до 50 м) Вьетнама занимает площадь около 206 000 км2 и включает в себя примерно 3000 крупных и мелких островов [10]. Маршруты экспедиций различались от года к
*ЮРЧЕНКО Екатерина Александровна - кандидат биологических наук, научный сотрудник, ЮРЧЕНКО Антон Николаевич - кандидат химических наук, научный сотрудник, АМИНИН Дмитрий Львович - доктор биологических наук, заведующий лабораторией (Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН, Владивосток). *Е-таП: [email protected]
году в зависимости от длительности рейсов, погодных условий и конкретных задач каждой из них. Самые исследованные к настоящему времени - заливы Ванфонг и Нячанг, острова Катба, Ре (Лисон), Кондао, Тху, Тхотю, Намзу, Фукуок. Осуществлялись заходы в порты Нячанг, Дананг и Хайфон для принятия на борт групп вьетнамских исследователей (и их высадки по завершению работ), проведения совместных конференций и семинаров [1-3].
Неизменным партнером ТИБОХ ДВО РАН в проведении экспедиций является Национальный научный центр морской биологии ДВО РАН. Его сотрудники изучают коралловые сообщества Вьетнама, ихтиофауну, липидный состав кораллов. В 2013 г. в экспедиции работали коллеги из Тихоокеанского института географии ДВО РАН. С вьетнамской стороны в совместных экспедициях регулярно принимают участие ученые из институтов Вьетнамской академии наук и технологий: Института океанографии, Института морской окружающей среды и ресурсов, Института морской биохимии, Нячангского института научных исследований и прикладных технологий, Института химии природных соединений, Вьетнамского института нефти, - а также различных эколого-мониторинговых организаций.
Научно-исследовательское судно «Академик Опарин» оснащено водолазным (включая компрессоры и барокамеру) и специализированным химическим и биохимическим (дистиллятор, общесудовая система подачи вакуума, система вытяжных шкафов, жидкостный хроматограф высокого давления) оборудованием. Это позволяет не только собирать и сохранять образцы морских организмов, но и проводить химические и биохимические исследования непосредственно на борту судна. В микробиологической лаборатории созданы все условия для выделения штаммов морских микроорганизмов. Наличие на борту судна лаборатории биоиспытаний и вивария позволяет проводить во время экспедиций тестирование экстрактов различных объектов и их фракций на животных, обнаруживать различные виды биологической активности.
В результате шести совместных российско-вьетнамских экспедиций в течение 15 лет из морских животных (губки, офиуры, асцидии, голожаберные моллюски, горгонарии, голотурии, морские звезды) и мицеллиальных грибов (Pénicillium, Isaria (Beauveria)) выделено более 250 низкомолекулярных метаболитов, включая 117 новых.
Губка Penares sp. (коллекционный номер 030-271), собранная траловым способом на глубине 95 м (16°07' N, 114°47' E), оказалась продуцентом целого ряда интересных метаболитов. Старшие научные сотрудники к.х.н. Е.Г. Ляхова и С.А. Колесникова выделили из ее экстрактов новые бромсодержащие алкалоиды 7-бромо-1-(6-бромо-1Н-индол-3-ил)-9Н-карбазол и 3,11-дибромо-13Н-индоло[3,2-к]фенантридин [11], шесть новых терпеноидов и ранее известные пенастерон, ацетилпенастерол и эргоста-4,24(28)-диен-3-он [9], обладающие разной степенью цитотоксической активности. Следует отметить, что скелетные системы изученных алкалоидов ранее известны не были, а сами эти соединения являются, таким образом, первыми представителями новых групп алкалоидов. Кроме того, в этом же биологическом объекте обнаружено восемь новых окисленных ланостановых и нор-ланостановых производных [12].
Несколько производных ааптамина, включая три новые, выделила в.н.с. к.х.н. Л.К. Шубина из губки Aaptos sp., собранной в экспедиции 2004-2005 гг. в бухте Ванфонг (12°35'68'' N, 109°18'62'' E). Все соединения проявили канцер-превентивную активность, а также проапоптотические свойства [14]. В другом образце губки Aaptos sp. (коллекционный номер 034-064), поднятом на борт в следующей экспедиции в 2007 г., были найдены три новых соединения - 2,3-дигидро-2,3-диоксоааптамин, 6-^-морфолинил)-4,5-дигидро-5-оксодеметил-(гидрокси)ааптамин и 3-(метиламино)деметил(окси)ааптамин, вызывающие апоптоз в клетках моноцитов человека THP-1 [16]. С.н.с. к.х.н. Н.К. Уткина из губки Aaptos aaptos, добытой у о-ва Тхотю (09°18' N, 103°29'583 E), выделила N-деметилааптанон [18].
Губка Neopetrosia sp. из района у о-ва Конко является, как установили в.н.с. к.х.н. Л.К. Шубина и г.н.с. д.х.н. Т.Н. Макарьева, продуцентом неопетрозидов А и В. Это первые представители нового класса пиридиновых а-рибозидов никотиновой кислоты с чрезвычайно редкими N-гликозидными связями и остатками р-гидроксибензойной и пиррол-2-карбоновой кислот [15]. Неопетрозид А усиливал работу митохондрий (включая активацию окислительных процессов и повышение уровня митохондриального АТФ) мышиных миобластов линии С2С12.
Из морской звезды Linckia laevigata, обитавшей в бухте Ванфонг на глубине 5-10 м, в.н.с. д.х.н. А.А. Кича с коллегами получили новые стероиды линкозиды L1-L7, а также несколько уже известных соединений [6-8]. Линкозиды имеют 2-0-метил^-Э-ксилопиранозный фрагмент при атоме С-3 полигидроксилированного агликона и различаются между собой структурой стероидного ядра. Линкозиды L1 и L2 показали способность влиять на нейрональную дифференциацию клеток нейробластомы С-1800, а линкозиды L3, L6 и L7 проявили цитотоксическую активность в отношении яйцеклеток морского ежа Strongylocentrotus intermedius.
Из экстракта морской звезды Anthenea aspera с.н.с. к.х.н. Т.В. Маляренко выделил десять новых полигидроксилированных гликозидов, антенозиды L-U с редким положением углеводного фрагмента [13]. Антенозид О на 24 % уменьшал содержание активных форм кислорода в клетках макрофагов, предварительно стимулированных LPS, т.е. оказывал противовоспалительное действие.
Источником ряда новых тритерпеновых гликозидов стали собранные во вьетнамских водах голотурии. Так, неотионидиозид С был выделен в.н.с. д.х.н. С.А. Авиловым и соавторами из этанольного экстракта голотурии Neothyonidium magnum [4], а два новых тритерпеновых голостановых гликозида, синаптозиды A и A1, - из экстракта голотурии Synapta maculata, собранной в бухте Ванфонг. Синаптозид А показал заметную цитоток-сическую активность в отношении клеток линии HeLa [5].
Серия новых высокоокисленных хроменовых производных, оксирапентины B-D, Е, F-K, новый исарикетид (поликетид), новый бензофуранакремин S и два известных ци-клодепсипептида изоисариин B и исаридин E были обнаружены группой сотрудников ТИБОХ под руководством заведующего лабораторией морских микробных метаболитов к.х.н. Ш.Ш. Афиятуллова в экстракте гриба Isaria felina KMM 4639 из морского грунта зал. Ванфонг [17, 20, 21]. Исарикетид обладал цитотоксической активностью в отношении клеток линий THP-1 и HL-60, но был нетоксичен в отношении нетрансформированных спленоцитов мышей линии CD-I, что делает его весьма интересным для дальнейшего исследования [21].
Всего по результатам экспедиций к настоящему времени выделены соединения таких химических классов, как цереброзиды и другие производные жирных кислот, полигидро-ксилированные стероиды (всего 19 соединений), сульфатированные стероиды (3), стероидные гликозиды (44), сульфатированные стероидные гликозиды (31) и другие стероиды (29), сесквитерпеноиды (4), хроменовые (12) и другие поликетиды (19), бромтирозиновые производные (38), изотиоцианаты и их производные (5), дикетопиперазиновые алкалоиды (19), ааптаминоподобные алкалоиды (20) и другие алкалоиды (13), депсипептиды (2) и нуклеозиды (4) [19].
Следует заметить, что, кроме выделения биологически активных метаболитов, в результате экспедиций были получены и другие важные научные результаты, в том числе пополнены коллекции морских макро- и микроорганизмов, выделены аксенические штаммы морских бактерий и грибов, описаны морские сообщества из различных акваторий и т.д.
Работа с биологическим материалом, собранным в экспедициях, продолжается, и можно ожидать появления еще большого числа новых веществ, обладающих ценной биологической активностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Юрченко Е.А., Аминин Д.Л. 45-я комплексная экспедиция на НИС «Академик Опарин» в территориальные воды Вьетнама (апрель-июнь 2013 г.) // Вестн. ДВО РАН. 2014. № 1. С. 184-188.
2. Юрченко E.A., Маляренко Т.В. Совместная российско-вьетнамская экспедиция № 49 в Южно-Китайском море на борту НИС «Академик Опарин» (ноябрь 2016 - январь 2017) // Вестн. ДВО РАН. 2017. № 4. С. 154-158.
3. Юрченко E.A., Юрченко А.Н. Совместная российско-вьетнамская экспедиция № 50 в Южно-Китайское море на НИС «Академик Опарин» (июнь-август 2018) // Вестн. ДВО РАН. 2018. № 5. С. 153-157.
4. Avilov S.A., Kalinovskii A.I., Stonik V.A. New triterpene glycoside from the holothurian Neothyonidium magnum // Chem. Nat. Compd. 1990. Vol. 26, N 1. P. 42-45.
5. Avilov S.A., Silchenko A.S., Antonov A.S., Kalinin V.I., Kalinovsky A.I., Smirnov A.V., Dmitrenok P.S., Evtush-enko E.V., Fedorov S.N., Savina A.S., Shubina L.K., Stonik V.A. Synaptosides A and A1, triterpene glycosides from the sea cucumber Synapta maculata containing 3-O-methylglucuronic acid and their cytotoxic activity against tumor cells // J. Nat. Prod. 2008. Vol. 71, N 4. P. 525-531.
6. Kicha A.A., Ivanchina N.V., Kalinovsky A.I., Dmitrenok P.S., Sokolova E.V., Agafonova I.G., Morre J., Stonik V.A. Four new steroid glycosides from the Vietnamese starfish Linckia laevigata // Russ. Chem. Bull. 2007. Vol. 56, N 4. P. 823-830.
7. Kicha A.A., Ivanchina N.V., Kalinovskii A.I., Dmitrenok P.S., Palyanova N.V., Pankova T.M., Starostina M.V., Gavagnin M., Stonik V.A. New neuritogenic steroid glycosides from the Vietnamese starfish Linckia laevigata // Nat. Prod. Commun. 2007. Vol. 2, N 1. P. 41-46.
8. Kicha A.A., Ivanchina N.V., Kalinovskii A.I., Dmitrenok P.S., Sokolova E.V., Agafonova I.G. Sulfated steroid glycosides from the Viet Namese starfish Linckia laevigata // Chem. Nat. Compd. 2007. Vol. 43, N 1. P. 76-80.
9. Kolesnikova S.A., Lyakhova E.G., Kalinovsky A.I., Pushilin M.A., Afiyatullov S.S., Yurchenko E.A., Dyshlovoy S.A., Minh C.V., Stonik V.A. Isolation, structures, and biological activities of triterpenoids from a Penares sp. marine sponge // J. Nat. Prod. 2013. Vol. 76, N 9. P. 1746-1752.
10. Latypov Yu.Ya. Reef-Building Corals of Vietnam as a Part of the Indo-Pacific Reef Ecosystem // Russ. J. Mar. Biol. 2005. Vol. 31, suppl. 1. P. S34-S40.
11. Lyakhova E.G., Kolesnikova S.A., Kalinovsky A.I., Afiyatullov S.S., Dyshlovoy S.A., Krasokhin V.B., Minh C.V., Stonik V.A. Bromine-containing alkaloids from the marine sponge Penares sp. // Tetrahedron Lett. 2012. Vol. 53, N 45. P. 6119-6122.
12. Lyakhova E.G., Kolesnikova S.A., Kalinovsky A.I., Dmitrenok P.S., Nam N.H., Stonik V.A. Further study on Penares sp. from Vietnamese waters: minor lanostane and nor-lanostane triterpenes // Steroids. 2015. Vol. 96. P. 37-43.
13. Malyarenko T.V., Kharchenko S.D., Kicha A.A., Ivanchina N.V., Dmitrenok P.S., Chingizova E.A., Pislyagin E.A., Evtushenko E.V., Antokhina T.I., Minh C.V., Stonik V.A. Anthenosides L-U, steroidal glycosides with unusual structural features from the starfish Anthenea aspera // J. Nat. Prod. 2016. Vol. 79, N 12. P. 3047-3056.
14. Shubina L.K., Kalinovsky A.I., Fedorov S.N., Radchenko O.S., Denisenko V.A., Dmitrenok P.S., Dyshlovoy S.A., Krasokhin V.B., Stonik V.A. Aaptamine alkaloids from the Vietnamese sponge Aaptos sp. // Nat. Prod. Commun. 2009. Vol. 4, N 8. P. 1085-1088.
15. Shubina L.K., Makarieva T.N., Yashunsky D.V., Nifantiev N.E., Denisenko V.A., Dmitrenok P.S., Dyshlovoy S.A., Fedorov S.N., Krasokhin V.B., Jeong S.H., Han J., Stonik V.A. Pyridine nucleosides neopetrosides A and B from a marine Neopetrosia sp. sponge. Synthesis of neopetroside A and its beta-riboside analogue // J. Nat. Prod. 2015. Vol. 78, N 6. P. 1383-1389.
16. Shubina L.K., Makarieva T.N., Dyshlovoy S.A., Fedorov S.N., Dmitrenok P.S., Stonik V.A. Three new aaptamines from the marine sponge Aaptos sp. and their proapoptotic properties // Nat. Prod. Commun. 2010. Vol. 5, N 12. P. 1881-1884.
17. Smetanina O.F., Yurchenko A.N., Afiyatullov S.S., Kalinovsky A.I., Pushilin M.A., Khudyakova Y.V., Slinkina N.N., Ermakova S.P., Yurchenko E.A. Oxirapentyns B-D produced by a marine sediment-derived fungus Isaria felina (DC.) Fr. // Phytochem. Lett. 2012. Vol. 5, N 1. P. 165-169.
18. Utkina N.K., Denisenko V.A. N-Demethylaaptanone, a new congener of aaptamine alkaloids from the Vietnamese marine sponge Aaptos aaptos // Nat. Prod. Commun. 2016. Vol. 11, N 9. P. 1259-1260.
19. Yurchenko E.A., Yurchenko A.N., Minh C.V., Aminin D.L. Achievements in the study of marine low-molecular weight biologically active metabolites from the Vietnamese territorial waters as a result of expeditions aboard the research vessel "Akademik Oparin" (2004-2017) // Chem. Biodivers. 2019. Vol. 16. P. e1800654.
20. Yurchenko A.N., Smetanina O.F., Khudyakova Yu.V., Kirichuk N.N., Chaikina E.L., Anisimov M.M., Afiyatullov S.S. New oxirapentyn E from marine isolate of the fungus Isaria felina // Chem. Nat. Compd. 2013. Vol. 49, N 5. P. 857-860.
21. Yurchenko A.N., Smetanina O.F., Kalinovsky A.I., Pushilin M.A., Glazunov V.P., Khudyakova Y.V., Kirichuk N.N., Ermakova S.P., Dyshlovoy S.A., Yurchenko E.A., Afiyatullov S.S. Oxirapentyns F-K from the marine-sediment-derived fungus Isaria felina KMM 4639 // J. Nat. Prod. 2014. Vol. 77, N 6. P. 1321-1328.
