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控制植物‑和昆虫‑致病线虫的小分子化合物

阅读:1032发布:2020-05-29

专利汇可以提供控制植物‑和昆虫‑致病线虫的小分子化合物专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及应用某些分离的调节剂化合物改变 线虫 行为的方法。还公开了促进或抑制线虫种群繁殖的方法、促进或抑制线虫在第一 位置 群聚的方法、和 治疗 或 预防 寄生虫感染 植物 的方法。,下面是控制植物‑和昆虫‑致病线虫的小分子化合物专利的具体信息内容。

1.一种改变线虫行为的方法,所述行为选自繁殖、发育、群聚、吸引、排斥、分散、威慑、摄食、寻找宿主、和侵入宿主,所述方法包括:
提供包含选自下述的化合物或其盐的组合物:

将有效量的组合物施用于线虫;
其中线虫与植物接触
2.权利要求1的方法,其中所述线虫不是广杆线虫属(Caenorhabditis)物种。
3.权利要求1的方法,其中所述线虫选自锐形线虫总科(Acuarioidea),
Aelurostrongylus,Amidostomum,钩口线虫亚科(Ancylostomatinae),管圆线虫属(Angiostrongylus),Aproctoidea,鸡蛔虫(Ascaridia galli),似引蛔线虫(Ascaris lumbricoidies),猪蛔虫(Ascaris suum),Brevistriatinae,来布鲁线虫(Brugia malayi),帝汶布鲁线虫(Brugia timori),Bunostominae,驼形线虫总科(Camallanoidea),Carolinensis minutus,夏柏特线虫属(Chabertia),Cloacina,古柏线虫属(Cooperia),饰尾线虫总科(Cosmocercoidea),环体线虫属(Crenosoma),Cyathostoma,
Cyclodontostomum,Cylicocyclus nassatus,Cystocaulus,Deletrocephalus,透首线虫科(Diaphanocephalidae),网尾线虫亚科(Dictyocaulinae),Didelphostrongylus,Dioctophymatoidea,Diplotriaenoidea,犬恶丝虫(Dirofilaria immitis),龙线虫总科(Dracunculoidea),Dromaeostrongylidae,Elaeophora scheideri,Elaphostrongylinae,Filarinema,似丝虫科(Filaroididae),Ghathostomatoidea,Globocephaloidinae,美丽筒线虫(Gongylonema pulchrum),Gyalocephalinae,胃线虫属(Habronema),Haemonchidae,吸尾线虫属(Halocercus),Heligmonellidae,绕体科(Heligmosomatidae),
Herpetostrongylidae,Heterakoidea,Hovorkonema,Hypodontus,花首线虫属
(Kalicephalus),Labiomultiplex,Labiosimplex,Labiostrongylus,罗阿罗阿线虫(Loa loa),纵纹线虫属(Longistriata),Mackerrastrongylidae,Macroponema,
Macropostrongylus,奥氏曼森线虫(Mansonella ozzardi),Mansonella perstans,Mansonella  streptocerca,马歇尔线虫属(Marshallagia),后圆线虫属
(Metastrongylus),Molineidae,Monilonema,Muellerinae,Muspiceoidea,细颈线虫亚科(Nematodirinae),Neoheligmonella granjoni,Nicollina,Nippostrongylinae,结节线虫属(Oesophagostomum),Ohbayashinema,Oncocerca volvulus,Orientostrongylus ezoensis,Oslerus,奥氏奥斯特线虫(Ostertagia ostertagi),Ostertagia venulosum,Otostrongylus,Oxyurodiea,Papillostrongylus,Paraelaphostronyglus tenuis,Parafilaroides,Parazoniolaimus,泡翼线虫总科(Physalopteroidea),
Potorostrongylus,Protostrongylinae,Pseudalius,Rictularioidea,Rugopharynx,Setaria cervi,Seuratoidea,Skrjabingylus,旋尾线虫总科(Spiruroidea),狭尾线虫属(Stenurus),Stephanofilaria stilesi,肾线虫属(Stephanurus),圆线虫总科
(Strongyloidea),锥尾线虫总科(Subuluroidea),比翼线虫属(Syngamus),Teladorsagia circumcincta,Ternidens,Tetrabothriostrongylus,吸允线虫总科(Thelazioidea),Torynurus,Toxocana canis,Toxocara cati,Toxocara vitulorum,Trichinelloidea,毛圆线虫亚科(Trichostrongylinae),Trichuris  suis,Troglostrongylus,
Umingmakstrongylus pallikuukensis,Varestrongylinae,Wucheria bancrofti,和Zoniolaimus。
4.权利要求1的方法,其中线虫行为选自繁殖、群聚、吸引、排斥、分散和威慑。
5.权利要求1的方法,其中植物选自双子叶植物和单子叶植物。
6.一种在与植物接触的线虫中促进或抑制繁殖的方法,包括:
提供包含选自下述的化合物或其盐的组合物:

将有效量的组合物施用于与植物接触的线虫。
7.权利要求6的方法,其中所述组合物包含选自下列的一种或多种化合物:
8.权利要求6的方法,其中组合物包含
或其组合。
9.权利要求8的方法,其中线虫为Panagrellus redivivus。
10.权利要求6的方法,其中组合物包含
或其组合。
11.权利要求10的方法,其中线虫为爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica),
Meloidogyne floridensis,南方根结线虫(Meloidogyne incognita),或北方根结线虫(Meloidogyne hapla)。
12.权利要求6的方法,其中组合物包含
13.权利要求12的方法,其中线虫为Steinernema  riobrave,Steinernema 
diaprepesi,或小卷蛾斯氏线虫(Steinernema carpocapse)。
14.权利要求6的方法,其中组合物包含

其组合。
15.权利要求14的方法,其中线虫为夜蛾斯氏线虫(Steinernema feltiae)。
16.权利要求6的方法,组合物包含
或其组合。
17.权利要求16的方法,其中线虫为嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis 
bacteriophora),齐兰迪亚异小杆线虫(Heterorhabditis zealandica)或
Heterorhabditis floridensis。
18.权 利 要 求 6 的 方 法 , 其 中 组 合 物 包 含
或其组合。
19.权利要求18的方法,其中线虫为巴西日圆线虫(Nippostrongylus brasiliensis)或Pelodera strongyloides。
20.一种在植物的第一位置促进或抑制线虫群聚的方法,所述方法包括
(i)在有效促进或抑制线虫在第一位置群聚的条件下使第一位置与一种或多种分离的调节剂化合物接触,或
(ii)在有效促进或抑制线虫在第一位置群聚的条件下使第二位置与一种或多种分离的调节剂化合物接触,其中第一位置和第二位置有间距以允许所述在第二位置的接触对线虫在第一位置群聚有作用。
其中化合物包括选自下述的化合物或其盐:
21.权利要求20的 方法,其中一种或多种分离的 调节剂化合物选自
22.权利要求20的方法,其中所述第二位置在植物中。
23.权利要求20的方法,其中所述植物选自双子叶植物和单子叶植物。
24.权利要求20的方法,其中所述接触包括高压喷雾、低压喷雾、浸渍、雾化、发泡、成雾、涂覆、或包上外壳
25.权利要求20的方法,进一步包括使第二位置与对线虫有害的毒素接触。
26.权利要求20的方法,其中所述第一位置在昆虫群中。
27.权利要求26的方法,其中昆虫选自欧洲玉米螟,甜菜夜蛾,粉纹夜蛾,谷实夜蛾,草地贪夜蛾,小菜蛾,白菜根蝇,葱蝇,种蝇,瓜野螟,胡椒实蝇,和番茄蠹蛾。
28.一种减少寄生虫感染植物的可能或预防寄生虫感染植物的方法,所述方法包括:
提供包含选自下述的化合物或其盐的组合物:

施用足以减少寄生虫感染植物的可能或预防寄生虫感染植物的量的组合物。
29.权利要求28的方法,其中寄生虫为线虫或昆虫。
30.权利要求28的方法,其中组合物包含选自下列的一种或多种化合物:
31.权利要求28的方法,其中植物选自双子叶植物和单子叶植物。
32.权利要求28的方法,其中寄生虫为昆虫。
33.权利要求28的方法,其中昆虫选自欧洲玉米螟,甜菜夜蛾,粉纹夜蛾,谷实夜蛾,草地贪夜蛾,小菜蛾,白菜根蝇,葱蝇,种蝇,瓜野螟,胡椒实蝇,和番茄蠹蛾。
34.权利要求28的方法,其中寄生虫选自锐形线虫总科,Aelurostrongylus,
Amidostomum,钩口线虫亚科,管圆线虫属,Aproctoidea,鸡蛔虫,似引蛔线虫,猪蛔虫,Brevistriatinae,马来布鲁线虫,帝汶布鲁线虫,Bunostominae,驼形线虫总科,Carolinensis minutus,夏柏特线虫属,Cloacina,古柏线虫属,饰尾线虫总科,环体线虫属,Cyathostoma,Cyclodontostomum,Cylicocyclus nassatus,Cystocaulus,Deletrocephalus,透首线虫科,网尾线虫亚科,Didelphostrongylus,Dioctophymatoidea,Diplotriaenoidea,犬恶丝虫,龙线虫总科,Dromaeostrongylidae,Elaeophora scheideri,Elaphostrongylinae,Filarinema,似丝虫科,Ghathostomatoidea,Globocephaloidinae,美丽筒线虫,Gyalocephalinae,胃线虫属,Haemonchidae,吸尾线虫属,Heligmonellidae,绕体科,Herpetostrongylidae,Heterakoidea,Hovorkonema,Hypodontus,花首线虫属,Labiomultiplex,Labiosimplex,Labiostrongylus,罗阿罗阿线虫,纵纹线虫属,Mackerrastrongylidae,Macroponema,Macropostrongylus,奥氏曼森线虫,Mansonella perstans,Mansonella streptocerca,马歇尔线虫属,Molineidae,Monilonema,Muellerinae,Muspiceoidea,细颈线虫亚科,Neoheligmonella granjoni,Nicollina,Nippostrongylinae,结节线虫属,Ohbayashinema,Oncocerca volvulus,Orientostrongylus ezoensis,Oslerus,奥氏奥斯特线虫,Ostertagia venulosum,Otostrongylus,Oxyurodiea,Papillostrongylus,Paraelaphostronyglus tenuis,Parafilaroides,Parazoniolaimus,泡翼线虫总科,Potorostrongylus,
Protostrongylinae,Pseudalius,Rictularioidea,Rugopharynx,Setaria cervi,Seuratoidea,Skrjabingylus,旋尾线虫总科,狭尾线虫属,Stephanofilaria stilesi,肾线虫属,圆线虫总科,锥尾线虫总科,比翼线虫属,Teladorsagia circumcincta,Ternidens,Tetrabothriostrongylus,吸允线虫总科,Torynurus,Toxocana canis,Toxocara cati,Toxocara vitulorum,Trichinelloidea,Trichuris suis,
Troglostrongylus,Umingmakstrongylus pallikuukensis,Varestrongylinae,Wucheria bancrofti,和Zoniolaimus。
35.权利要求1或28的方法,其中所述线虫选自Aelurostrongylus abstrusus,巴西钩口线虫(Ancylostoma braziliense),犬钩口线虫(Ancylostoma caninum)(狗钩虫),斯里兰卡钩口线虫(Ancylostoma ceylanicum),十二指肠钩虫(Ancylostoma duodenale),Ancylostoma  tubaeforme,鸡蛔虫(Ascaridia galli),似引蛔线虫(Ascaris 
lumbricoidies),猪蛔虫(Ascaris suum),马来布鲁线虫(Brugia malayi),帝汶布鲁线虫(Brugia timori),栉状古柏线虫(Cooperia pectinata),斑点古柏线虫(Cooperia punctata),Cylicocyclus nassatus,Cystocaulus  ocreatus,安氏网尾线虫
(Dictyocaulus arnfeldi),丝状网尾线虫(Dictyocaulus filaria),Dictyocaulus osleri,胎生网尾线虫(Dictyocaulus viviparus),Dictyocausus viviparous,肾膨结线虫(Dioctophyma renale),犬恶丝虫(Dirofilaria immitis),Elaeophora scheideri,Gapeworm,美丽筒线虫(Gongylonema pulchrum),捻转血矛线虫(Haemonchus contortus),Haemonchus placei,Heligmonoides speciosus,罗阿罗阿线虫(Loa loa),奥氏曼森线虫(Mansonella ozzardi),Mansonella perstans,Mansonella streptocerca,野猪圆线虫(Metastrongylus apri),Metastrongylus asymmetricus,Metastrongylus confusus,长刺圆线虫(Metastrongylus  elongates),复阴后圆线虫(Metastrongylus 
pudendotectus),萨氏后圆线虫(Metastrongylus salmi),毛细缪勒线虫(Muellerius capillaris),Nematodirus battus,Neoheligmonella granjoni,巴西日圆线虫(Nippostrongylus brasiliensis),哥伦比亚结节线虫(Oesophagostomum columbianum),辐射结节线虫(Oesophagostomum radiatum),Oncocerca volvulus,Orientostrongylus ezoensis,Oslerus osleri,奥氏奥斯特线虫(Ostertagia ostertagi),Ostertagia venulosum,Paraelaphostronyglus tenuis,Setaria cervi,Stephanofilaria stilesi,乳突类圆线虫(Strongyloides papillosus),Teladorsagia circumcincta,Toxocana canis,Toxocara cati,Toxocara vitulorum,旋毛形线虫(Trichinella spiralis),氏毛圆线虫(Trichostronglyus axei),蛇形毛圆线虫(Trichostronglyus colubriformis),Trichostronglyus vitrinus,Trichuris suis,Umingmakstrongylus pallikuukensis,和Wucheria bancrofti。
36.权利要求1、20和28任一项的方法,其中所述植物选自苜蓿,大米,小麦,大麦,黑麦,花,向日葵,花生,玉米,马铃薯,甘薯,青豆,蜡豆,利马豆,豌豆,菊苣,莴苣,苦苣,甘蓝,抱子甘蓝,甜菜,欧洲防,芜菁,花椰菜,西兰花,萝卜,菠菜,洋葱,大蒜,茄子,胡椒,芹菜,胡萝卜,南瓜果,南瓜,西葫芦,黄瓜,苹果,梨,瓜,柑橘,草莓,葡萄,树莓,菠萝,大豆,烟草,番茄,高梁,甘蔗,鼠芥,非洲堇,碧冬茄,天竺葵,猩猩木,菊花,香石竹,和百日草。

说明书全文

控制植物-和昆虫-致病线虫的小分子化合物

[0001] 本发明是在国立卫生研究院(National Institutes of Health)给予的第GM088290、GM085285、和T32GM008500号资助的美国政府支持下作出的。美国政府享有本发明的某些权利。
发明领域
[0002] 本发明涉及改变线虫行为的方法。
[0003] 发明背景
[0004] 物种个体之间的交流依赖许多不同的感觉输入包括化学、机械、听觉或视觉线索(EDWARD O.WILSON,SOCIOBIOLOGY:THE NEW SYNTHESIS(25th anniv.ed.2000))。化学信号或许是有机体之间最古老的交流形式(EDWARD O.WILSON,SOCIOBIOLOGY:THE NEW SYNTHESIS(25th anniv.ed.2000);Wyatt,Nature457:262-63(2009)),而且化学信号的分析和它们介导的行为对于理解内部和互相间特定相互作用的生态学和进化动学具有重要意义。
[0005] 以个体计数,线虫属于世界上最丰富的动物(SIEVERT  LORENZEN:THE PHYLOGENETIC SYSTEMATICS OF FREELIVING NEMATODES(The Ray Society,London,
1994))。它们居住于硫磺沉积物、深海沟、哺乳动物、昆虫、植物、北极、和许多其它栖息地,使它们成为地球上最成功的动物类之一(Nussbaumer等,Aquat.Microb.Ecol.34:239-
46(2004); N ANDRASSY:EVOLUTION AS A BASIS FOR THE SYSTEMATIZATION OF 
NEMATODES(Budapest,1976);Tietjen,Deep-Sea Res.36:1579-94(1989);Aben-Athar,Rev.Bras.Med.2:89-94(1951);Lutz,Weitere Mittheilungen3:425-28(1888);Blaxter,Science282:2041-46(1998))。已经对许多线虫行为进行了研究,如在根、细菌、沙、琼脂和肠中寻找伴侣(DONALD L.LEE:THE BIOLOGY OF NEMATODES(CRC Press,London,2002))。关于线虫信息素系统了解得很少。尽管进行了许多尝试去鉴定线虫信息素(DONALD L.LEE:
THE BIOLOGY OF NEMATODES(CRC Press,London,2002)),鉴定仅在极少数物种中获得成功(Jaffe等,J.Chem.Ecol.15:2031-43(1989);Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);
Jeong,等,Nature433:541-45(2005);Butcher等,Nat.Chem.Biol.7:420-22(2007);
Pungaliya等,PNAS19:7708-13(2009))。
[0006] 自由生活的线虫秀丽隐杆线虫(C.elegans)作为社会行为如觅食、种群密度感觉、交配和群聚的模型体系广泛应用(de Bono&Maricq,Annu.Rev.Neurosci.28:451-501(2005))。昆虫致病性线虫(EPN),如异小杆线虫属种(Heterorhabditis spp.)和斯氏线虫属种(Steinernema spp.)是在共生细菌的帮助下杀死和消耗它们宿主的专性昆虫寄生虫(Kaya&Gaugler,Annu.Rev.Entomol.38:181-206(1993))。C.elegans典型地见于腐烂的植物材料中(Barriere&Felix,Curr.Biol.15:1176-84(2005))。在标准实验室条件下它在3.5天内完成其生命周期。当条件对正常的生长发育不利时,如高温、高密度、或低食物可利用率,其形成休眠幼虫(可替代的第三幼虫)。这种特殊化的生命期,不需进食并能耐抗应激条件(Golden&Riddle,Dev.Biol.102:368-78(1984);Golden&Riddle,Science218:578-80(1982);Golden&Riddle,PNAS81:819-23(1984)),类似于昆虫致病性线虫的感染幼体(IJ)和植物寄生的根结线虫的第二期幼体(J2)(PAUL DE LEY:A QUICK TOUR OF NEMATODE DIVERSITY AND THE BACKBONE OF NEMATODE PHYLOGENY(WormBook,ed.The C.elegans Research Community,2006))(根结线虫属种(Meloidogyne spp)),它们同样适应于对正常的生长发育不利的生存条件。在食物资源耗尽时或当过度拥挤时,昆虫致病性线虫的感染幼体和自由生活线虫秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的休眠幼虫表现出传播行为(Golden&Riddle,Dev.Biol.102:368-78(1984);Rolston等,J.Nematol.38:221-28(2006);Abebe等,J.Exp.Biol.213:3223-29(2010))。
[0007] 关于C.elegans,从早期的幼虫期(L1)进入休眠阶段(dauer stage)可通过信息素称为daumone调节(Jeong等,Nature433:541-45(2005))。鉴定daumone之后,在C.elegans中发现了许多相关的化合物(Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007);Butcher等,PNAS105:14288-92(2008);Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Butcher等,Org.Lett.11:3100-03(2009);Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);von Reuss等,J.Am.Chem.Soc.134(3):1817-24(2012))。所有这些化合物含不寻常的二脱糖(dideoxysugar)蛔糖并总称为蛔苷。
[0008] C.elegans的研究表明此类小分子信息素调节性别特异性吸引、排斥、群聚、嗅觉可塑性、和进入休眠期(一种抗应激的生活期),共同证实蛔苷传递许多C.elegans行为(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Macosko等,Nature458:1171-75(2009);Yamada等,Science329:1647-50(2010);Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007))。由于在任何其它动物中还没有发现蛔苷(Bartley等,J.Nat.Prod.59(10):921-26(1996)),蛔苷可能包含可调节多种线虫物种的重要暗示的线虫特异性化学编码。尽管它们对于C.elegans生物学的许多方面很重要,然而,对蛔苷结构、生物合成、和恒稳态、以及它们可生产和/或影响其它线虫的程度的认识,仍然不完全。
[0009] 本发明涉及旨在克服技术上的这些缺陷及其它缺陷。发明概要
[0010] 本发明的第一方面涉及改变线虫行为的方法。该方法包括在有效改变线虫行为的条件下将一种或多种分离的调节剂化合物施用于线虫,其中一种或多种调节剂化合物选自:
[0011] (i)式I化合物:
[0012]
[0013] 其中:
[0014] R1为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,或卤代烯基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0015] R1′为不存在,H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,或卤代烯基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0016] R2为下式的部分
[0017]
[0018] 其中:
[0019] 每个R1独立地为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,或卤代烯基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0020] R5为H,-OH,-OR6,-OCR6R7R8,-CR6R7R8,-NH2,-NHR6,-NR6R7,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,芳基烷基,杂环基,环烷基,环烯基,酰基,基酸,核苷,含5或6个原子的单糖,或与式I另一单元的R3或R4连接的直连键;
[0021] 其中:
[0022] R6和R7各自独立地为H,-CR3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,或环烯基,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、或环烯基任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-OR8,-C(O)R8,-NHC(O)R8,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;
[0023] 其中:
[0024] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0025] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、9 9
或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R ,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0026] 其中:
[0027] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0028] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0029] n4为1至30的整数;且
[0030] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0031] 其中:
[0032] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0033] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0034] n4为1至30的整数;
[0035] n1、n2、和n3各自独立地为0至30的整数;
[0036] n4为1至30的整数;且
[0037] n1的总和、每个n2、和每个n3为1至30;
[0038] R3和R4各自独立地为H,-CR6R7R8,-C(O)R8,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,酰基,氨基酸,核苷,含5或6个碳原子的单糖,或与式I另一单元的R5连接的直连键;
[0039] 其中:
[0040] R6和R7各自独立地为H,-CR3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,或环烯基,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、或环烯基任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-OR8,-C(O)R8,-NHC(O)R8,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;
[0041] 其中:
[0042] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0043] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0044] 其中:
[0045] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0046] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0047] n4为1至30的整数;且
[0048] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0049] 其中∶
[0050] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0051] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0052] n4为1至30的整数;且
[0053] 每个R5独立地为H,-OH,-OR6,-OCR6R7R8,-CR6R7R8,-NH2,-NHR6,-NR6R7,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,芳基烷基,杂环基,环烷基,环烯基,酰基,氨基酸,核苷,含5或6个碳原子的单糖,或与式I另一单元的R3或R4连接的直连键;
[0054] 其中:
[0055] R6和R7各自独立地为H,-CR3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,或环烯基,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、或环烯基任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-OR8,-C(O)R8,-NHC(O)R8,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;
[0056] 其中:
[0057] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0058] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0059] 其中:
[0060] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0061] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0062] n4为1至30的整数;且
[0063] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0064] 其中∶
[0065] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0066] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0067] n4为1至30的整数;且
[0068] (ii)化合物,包含:
[0069] 至少一种核基,
[0070] 至少一种脂肪酸
[0071] 至少一种氨基酸,和
[0072] 至少一种糖;
[0073] 其中至少一种核碱基、至少一种脂肪酸、至少一种氨基酸、和至少一种糖通过共价键连接;且
[0074] 其中该化合物的分子量低于约2,000g/mol;
[0075] 条件是线虫不是广杆线虫属(Caenorhabditis)物种。
[0076] 本发明的第二方面涉及在线虫种群中促进或抑制繁殖的方法。该方法包括在有效促进或抑制线虫种群繁殖的条件下施用一种或多种分离的调节剂化合物,其中一种或多种分离的调节剂化合物选自ascr#1;ascr#3;ascr#7;ascr#8;ascr#9;ascr#10;ascr#16;ascr#18;ascr#20;ascr#22;ascr#9和ascr#10的组合;ascr#9和ascr#16的组合;ascr#9和ascr#18的组合;ascr#9和ascr#20的组合;和ascr#9和ascr#22的组合。
[0077] 本发明的第三方面涉及促进或抑制线虫在第一位置群聚的方法。该方法包括:
[0078] (i)在有效促进或抑制线虫在第一位置群聚的条件下使第一位置与一种或多种调节剂化合物接触,或
[0079] (ii)在有效促进或抑制线虫在第一位置群聚的条件下使第二位置与一种或多种分离的调节剂化合物接触,其中第一位置和第二位置有间距以允许所述在第二位置的接触对线虫在第一位置的群聚有作用。
[0080] 其中一种或多种分离的调节剂化合物选自ascr#1;ascr#2;ascr#3;ascr#7;ascr#8;ascr#9;ascr#10;ascr#11;ascr#16;ascr#18;ascr#20;ascr#22;icas#9;oscr#10;ascr#
9和ascr#10的组合;ascr#9和ascr#16的组合;ascr#9和ascr#18的组合;ascr#9和ascr#20的组合;ascr#9和ascr#22的组合;ascr#2、ascr#3、ascr#8和icas#9的组合;ascr#9、ascr#
3、ascr#8和icas#9的组合;ascr#9和oscr#10的组合;以及ascr#9、oscr#10和ascr#11的组合。
[0081] 本发明的第四方面涉及治疗预防植物寄生虫感染的方法。该方法包括:
[0082] (i)在有效治疗或预防寄生虫感染植物的条件下使植物与一种或多种调节剂化合物接触,或者
[0083] (ii)在有效治疗或预防寄生虫感染植物的条件下使第二位置与一种或多种分离的调节剂化合物接触,其中植物和第二位置有间距以允许所述第二位置的接触对寄生虫感染植物有作用。
[0084] 其中寄生虫为线虫或昆虫,且一种或多种分离的调节剂化合物选自ascr#1;ascr#2;ascr#3;ascr#7;ascr#8;ascr#9;ascr#10;ascr#11;ascr#16;ascr#18;ascr#20;ascr#
22;icas#9;oscr#10;ascr#9和ascr#10的组合;ascr#9和ascr#16的组合;ascr#9和ascr#18的组合;ascr#9和ascr#20的组合;ascr#9和ascr#22的组合;ascr#2、ascr#3、ascr#8、和icas#9的组合;ascr#9、ascr#3、ascr#8、和icas#9的组合;ascr#9和oscr#10的组合;和ascr#9、oscr#10、和ascr#11的组合。
[0085] 附图简述
[0086] 附图1A-E显示吲哚蛔苷吸引C.elegans两性体和雄性。附图1A为用于测量蠕虫中吸引行为的生物测定的图示。区域A为施用样品或对照液的区域。X表示试验蠕虫的初始位置。附图1B为象限趋化性检测的图示。X表示在检测开始时放置洗过的蠕虫的点。象限板的阴影区域表示含有化学品的琼脂,而白色区域表示对照琼脂。每个象限中的动物数在30分钟之后计数并计算趋化性指数(参见实施例9)。示意图的趋化性指数为0.84。附图1C显示icas#1、icas#3和icas#9对这两种C.elegans性别有吸引性。所有三种化合物均采用N2两性体和him-5雄性在1pmol下试验。开放条:无化合物(溶剂载体)的对照。附图1D为在点吸引检测中N2两性体和him-5雄性对icas#3反应的剂量依赖性图(*p<0.01,**p<0.001,***p<0.0001,以Welch氏校正的非配对t检验)。附图1E为在象限趋化性检测中icas#3对N2两性体吸引的剂量依赖性图(以Dunnett氏事后检验将单因素ANOVA,**p<0.01)。
[0087] 附图2A-E证实N2两性体中对icas#3的反应由ASK感觉神经元和下游AIA中间神经元介导。附图2A为ASK感觉神经元与其它神经元的连接性的图示。ASK的主要突触输出为AIA中间神经元。附图2B显示两性体对icas#3的吸引依赖于ASK感觉神经元和AIA中间神经元。RMG中间神经元的切除不影响icas#3对N2或ncs-1::gfp两性体的吸引(*p<0.01,***p<
0.0001,以Welch氏校正的非配对Student氏t检验)。附图2C为在低蠕虫密度下(每个板20只蠕虫)N2和切除ASK的两性体的群聚图。切除ASK的蠕虫应对icas#3不群聚。icas#3诱导AIA中间神经元中的G-CaMP荧光信号(附图2D)。着色的痕迹代表在暴露于1μM icas#3时动物个体的AIA神经元中的荧光变化。黑色痕迹代表在暴露于缓冲液时动物个体的荧光变化。灰色阴影表示存在icas#3,n=10只动物。附图2E为暴露于缓冲液或icas#3的动物中的平均AIA荧光变化图(**p<0.01,以Welch氏校正的非配对Student氏t检验)。误差条线表示平均标准误差(S.E.M)。
[0088] 附图3A-D显示群居和独居的野生型两性体被icas#3吸引,但不被非吲哚蛔苷吸引。在点吸引检测中独居和群居的野生型两性体不被生理学的ascr#2、3、5混合物吸引,与npr-1(ad609)突变体蠕虫相反(附图3A)(***p<0.0001,以Welch氏校正的非配对t检验)。在象限趋化性检测中,来自所有试验菌株的两性体均被1pM icas#3吸引和被非吲哚蛔苷的生理学混合物(10nM ascr#2、3、5)排斥,除npr-1(ad609)突变体蠕虫以外,其也被ascr#2、3、5混合物吸引(附图3B)(在30分钟之后的趋化性(对于在15分钟时的趋化指数,参见附图5C)。附图3C为在象限趋化性检测中icas#3对群居的两性体吸引的剂量依赖性图。附图3B-C:*p<
0.05,**p<0.01,以Dunnett氏事后检验的单因素ANOVA。附图3D显示在点吸引检测中群居的野生型两性体和npr-1(ad609)突变体蠕虫被icas#3吸引(**p<0.001,***p<0.0001,以Welch氏校正的非配对t检验)。
[0089] 附图4A-C涉及信号分子的模化语言的显现模型。附图4A显示icas#3和ascr#3对于N2两性体是竞争性信号。120fmol ascr#3和10fmol icas#3的混合物(条件1)吸引蠕虫至区域A,而较大量的相同比例的混合物(条件2;12pmol ascr#3和1pmol icas#3)阻止蠕虫到区域A相反吸引至周边(区域B和C)。在以条件2进行的实验中,仅一只蠕虫进入处理的区域A,而31只蠕虫进入对照区域A(***p<0.0001,以Welch氏校正的非配对t检验)。附图4B显示非吲哚蛔苷的增效混合物在纳摩尔至微摩尔级浓度下诱导和在皮摩尔至纳摩尔浓度下起雄性吸引剂作用,而吲哚蛔苷icas#3和icas#9在飞摩尔至皮摩尔浓度下起两性体吸引剂和群聚信号的作用。附图4C显示C.elegans信号分子的模块化装配,基于由色氨酸(“头基团”)、脂肪酸(“脂质侧链”)、对氨基苯甲酸(PABA,“末端”)、和碳化合物代谢(“蛔糖”)衍生来的结构单元。
[0090] 附图5A-B显示吲哚蛔苷是两性体强吸引剂。在点吸引检测中,N2两性体被低浓度的icas#9强烈吸引,而雄性不被吸引(***p<0.0001,以Welch氏校正的非配对Student氏t检验)(附图5A)。附图5B为在含或不含食物的含有1pM icas#3的板上N2和CB4856两性体的象限趋化指数图。在象限趋化性检测中,来自所有试验菌株的两性体均被1pM icas#3吸引和被非吲哚蛔苷的生理学混合物(ascr#2、3、5各10nM)排斥,除npr-1(ad609)突变体蠕虫以外,其也被ascr#2、3、5混合物吸引(附图5C)(在15分钟之后的趋化性(对于在30分钟时的趋化指数,参见附图3B),*p<0.05,**p<0.01,以Dunnett氏事后检验的单因素ANOVA)。
[0091] 附图6A-E涉及响应icas#3的群聚和运动的变化。附图6A显示在低蠕虫密度下(每个5cm板20只蠕虫)在icas#9板上独居和群居的两性体的群聚行为(*p<0.05,**p<0.01,以Dunnett氏事后检验的单因素ANOVA)。附图6B显示在含有100fM或100pM的icas#3的板上him-5雄性的群聚(**p<0.01,以Dunnett氏事后检验的单因素ANOVA)。附图6C显示在点吸引检测中daf-22两性体被icas#3吸引(*p<0.01,**p<0.01,***p<0.0001,以Welch氏校正的非配对Student氏t检验)。附图6D显示在不同的icas#3浓度下N2两性体的前进速度(在蠕虫前进过程中蠕虫的速度)。附图6E显示在不同的icas#3浓度下N2两性体的每分钟反转数。附图6D-E:*p<0.05,**p<0.01,以Dunnett氏事后检验的单因素ANOVA。
[0092] 附图7A-B显示ASK切除影响两性体的icas#3-依赖性运动行为。切除ASK的两性体在暴露于icas#3时没有表现前进速度降低(附图7A)。切除ASK的蠕虫响应icas#3的反转频率不增加(附图7B)。**p<0.001,以Welch氏校正的非配对t检验)。
[0093] 附图8A-D显示吲哚蛔苷在C.elegans中介导群聚行为。附图8A显示在不同浓度的icas#3时在低蠕虫密度下(每个板20只蠕虫)独居和群居的两性体的群聚行为。附图8B显示在不同浓度的icas#3时在高蠕虫密度下(每个板~120只蠕虫)独居和群居的两性体的群聚行为。附图8C显示在两种不同浓度的icas#3时在低蠕虫密度下daf-22两性体的群聚。附图8D显示在不同的icas#3浓度下N2两性体的平均停止持续时间(stopped duration)。附图
8A-D:*p<0.05,**p<0.01,以Dunnett氏事后检验的单因素ANOVA。
[0094] 附图9A-G涉及作为daf-22-依赖性代谢产物的吲哚蛔苷的鉴定。附图的9A显示重要的蛔苷的化学结构(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)。附图9B为2D-NMR光谱差示分析(DANS)的图示。野生型核磁共振光谱与daf-22突变体核磁共振光谱的比较使能够检测可能代表daf-22-依赖性信号分子的光谱信号。附图9C为用于DANS的实际的野生型和daf-22核磁共振光谱的小截面。吲哚羧酸的信号在这两个光谱中都存在(在每个板中的左框),而另一吲哚-衍生的信号(在每个板中的右框)只存在于野生型中,但在daf-22光谱中不存在。(附图9D为基于HPLC-MS的野生型和daf-22代谢产物组的比较。野生型所得到的离子色谱图显示了五个不同吲哚蛔苷的分子离子峰,其是daf-22色谱图所没有的。附图9E显示已鉴定的吲哚蛔苷的结构。附图9F显示在此研究中其它已鉴定的非吲哚蛔苷的结构。附图9G为生长在液体培养物中的C.elegansN2分泌的吲哚蛔苷icas#3和icas#9和非吲哚蛔苷ascr#3和ascr#9的相对含量图,通过对培养基提取物进行HPLC-MS分析测定(标准化至ascr#3的浓度;n=5,±SEM)。对于吲哚和非吲哚蛔苷的质谱定量,使用真实参考化合物的标准混合物。
[0095] 附图10含有daf-22依赖性吲哚衍生物的野生型(N2)代谢产物组级分的dqfCOSY核磁共振光谱(CDCl3,600MHz)的中心部分(框)。
[0096] 附图11A-C为合成的icas#3的1H核磁共振光谱(CD3OD,600MHz)(附图11A),1H,13C-HSQC光谱(CD3OD,600MHz)(附图11B),和1H,13C-HMBC光谱(CD3OD,600MHz)(附图11C)。
[0097] 附图12A-E涉及吲哚蛔苷的HPLC-MS鉴定。它们分别显示icas#9、icas#7、icas#1、icas#3、和icas#10的电喷雾离子化MS光谱(负离子模式)。
[0098] 附图13A-H涉及吲哚蛔苷的生物合成来源的HPLC-MS分析。它们分别显示用1:1的L-[2,4,5,6,7-D5]-色氨酸和L-色氨酸的混合物在CeMM培养基中培养的C.elegans的全身提取物的HPLC-MS离子色谱图(采用负离子电喷雾离子化和单离子记录模式),显示icas#9(附图13A-B)、icas#1(附图13E-F)、icas#3(附图13C-D)、和icas#10(附图13G-H)的[D5]-和[H]-同位素。
[0099] 附图14A-B也显示在C.elegans中吲哚蛔苷介导群聚行为。附图14E显示与在对照板上的行为比较在含有10pM的icas#3板上N2两性体(每个板20只蠕虫)的群聚(箭头)。附图14F显示与在对照板上的行为比较在含有1pM的icas#3板上N2两性体(每个板~120只蠕虫)的群聚。
[0100] 附图15A-B为5-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)戊酸甲酯的1H核磁共振光谱(附图15A)和13C核磁共振光谱(附图15B)(3)。1H NMR:400MHz,丙-d6;13C NMR:100MHz,丙酮-d6。
[0101] 附图16A-B为5-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)戊酸(oscr#9)的1H核磁共振光谱(附图16A)和13C核磁共振光谱(附图16B)。1H NMR:400MHz,甲醇-d4);13C NMR:100MHz,甲醇-d4。
[0102] 附图17A-B为9-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬酸甲酯(5)的1H核磁共振光谱(附图17A)和13C核磁共振光谱(附图17B)。1H NMR:13
400MHz,丙酮-d6; C NMR:100MHz,丙酮-d6。
[0103] 附图18A-B为9-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬酸(oscr#10)的1H核磁共振光谱(附图18A)和13C核磁共振光谱(附图18B)。1H NMR:600MHz,甲醇-d4;13C NMR:100MHz,甲醇-d4。
[0104] 附图19为(8R)-羟基-(3R)-叔丁基二甲基甲烷基氧基壬酸乙酯(9)的1H核磁共振光谱(500MHz,氯仿-d1)。
[0105] 附图20为(8R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基壬酸乙酯(10)的1H核磁共振光谱(400MHz,氯仿-d1)。
[0106] 附图21A-D为(8R)-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基壬酸(bhas#10)的1H核磁共振光谱(附图21A)、13C核磁共振光谱(附图21B)、HSQC光谱(附图21C)、和HMBC光谱(附图21D)。1H NMR:500MHz,甲醇-d4;13C NMR:125MHz,甲醇-d4;HSQC:600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4;HMBC:600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4。
[0107] 附图22A-B为(8R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬-1-烯(12)的1H核磁共振光谱(附图22A)和13C核磁共振光谱(附图22B)。1H NMR:13
400MHz,丙酮-d6; C NMR:100MHz,丙酮-d6。
[0108] 附图23为(12R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-叔丁基二甲基甲硅烷基氧基十三-5-烯酸乙酯(13)的1H核磁共振光谱(400MHz,氯仿-d1)。
[0109] 附图24为(12R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-叔丁基二甲基甲硅烷氧基十三烷酸乙酯(14)的1H核磁共振光谱(400MHz,氯仿-d1)。
[0110] 附图25为(12R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧1
基)-(3R)-羟基十三烷酸乙酯(15)的 H核磁共振光谱(400MHz,氯仿-d1)。
[0111] 附图26A-D为(12R)-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基十三烷酸(bhas#22)的1H核磁共振光谱(附图26A)、dqfCOSY光谱(附图26B)、HSQC光谱(附图26C)、和HMBC光谱(附图26D)。1H NMR:600MHz,甲醇-d4;dqfCOSY:600MHz,甲醇-d4;HSQC:600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4;HMBC:600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4。
[0112] 附图27A-B为11-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)十一-1-烯(17)的1H核磁共振光谱(附图27A)和13C核磁共振光谱(附图27B)。1H NMR:400MHz,丙酮-d6;13C NMR:100MHz,丙酮-d6。
[0113] 附图28为15-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-叔丁基二甲基甲硅烷氧基十五-5-烯酸乙酯(18)的1H核磁共振光谱(400MHz,氯仿-d1)。
[0114] 附图29为15-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-叔丁基二甲基甲硅烷氧基十五烷酸乙酯(19)的1H核磁共振光谱(400MHz,氯仿-d1)。
[0115] 附图30为15-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基十五烷酸乙酯(20)的1H核磁共振光谱(400MHz,氯仿-d1)。
[0116] 附图31A-D为15-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-1
羟基十五烷酸(bhos#26)的 H核磁共振光谱(附图31A)、dqfCOSY光谱(附图31B)、HSQC光谱(附图31C)、和HMBC光谱(附图31D)。1H NMR:400MHz,甲醇-d4;dqfCOSY:600MHz,甲醇-d4;
HSQC:600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4;HMBC:600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4。
[0117] 附图32A-D为9-(5′R-(1H-吲哚-3-羰基氧基)-3′R-羟基-6′S-甲基-四氢-(2H)-吡1
喃-2′-基氧基)壬酸(icos#10)的 H核磁共振光谱(图32A)、dqfCOSY光谱(图32B)、HSQC光谱(图32C)、和HMBC光谱(图32D)。1H NMR:600MHz,甲醇-d4;dqfCOSY:600MHz,甲醇-d4;HSQC:
600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4;HMBC:600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4。
[0118] 附图33A-B为4-叔丁基二甲基甲硅烷氧基苯甲酸(22)的1H核磁共振光谱(附图33A)和13C核磁共振光谱(附图33B)。1H NMR:400MHz,氯仿-d1;13C NMR:100MHz,氯仿-d1。
[0119] 附图34A-C为(8R)-(3′R-羟基-5′R-(4-羟基苯甲酰氧基)-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬-(2E)-烯酸(hbas#3)的1H核磁共振光谱(附图34A)、dqfCOSY光谱(附图34B)、和HMBC光谱(附图34C)。1H NMR:600MHz,甲醇-d4;dqfCOSY:600MHz,甲醇-d4;HMBC:
600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4。
[0120] 附图35A-B为(8R)-(3′R-羟基-5′R-(E)-(2-甲基丁-2-烯酰氧基)-6′S-甲基-1
(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬-(2E)-烯酸(mbas#3)的 H核磁共振光谱(附图35A)和dqfCOSY光谱(附图35B)。1H NMR:600MHz,甲醇-d4;dqfCOSY:600MHz,甲醇-d4。
[0121] 附图36A-D为2-(8R)-(3′R,5′R-二-羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬酰-3,4,5-三羟基-6-羟甲基-(2H)-四氢吡喃(glas#10)的1H核磁共振光谱(附图36A)、1
dqfCOSY光谱(附图36B)、HMQC光谱(附图36C)、和HMBC光谱(附图36D)。H NMR:600MHz,甲醇-d4;dqfCOSY:600MHz,甲醇-d4;HMQC:600MHz对应1H,151MHz对应13C,甲醇-d4;HMBC:
600MHz,甲醇-d4。
[0122] 附图37A-K显示下列HPLC-ESI-MS数据:(ω-1)-氧化的蛔苷(ascr)(附图37A),(ω)-氧化的蛔苷(oscr)(附图37B),(ω-1)-氧化的β-羟基蛔苷(bhas)(附图37C),(ω)-氧化的β-羟基蛔苷(bhos)(附图37D),(ω-1)-氧化的吲哚蛔苷(icas)(附图37E),(ω)-氧化的吲哚蛔苷(icos)(附图37F),(ω-1)-氧化的吲哚β-羟基蛔苷(ibhA)(附图37G),(ω)-氧化的吲哚β-羟基蛔苷(ibho)(附图37H),葡糖基蛔苷酯(glas)(附图37I),ascr#8和4-(4-羟基苯甲酰基)-和4-(2-(E)-甲基-2-丁烯酰基)-蛔苷(hbas和mbas)(附图37J),和ascr#2和ascr#6.1(附图37K)。*=采用合成的标准品证实;$SMID:对经鉴定源自C.elegans及其它线虫的小分子的小分子鉴定符(Small Molecule IDentifier)。SMID数据库(www.smid-db.org)为由在Boyce Thompson Institute的Frank C.Schroeder和Lukas Mueller与Wormbase(www.wormbase.org)合作维护的电子资源。此数据库的目的是要引入所有从C.elegans及其它线虫中新鉴定的小分子的可检索的、基因-型标识符、“SMIDs”。
[0123] 附图38显示在C.elegans的野生型和突变体排泌组提取物中已鉴定的蛔苷的洗脱图(Δ表示含(E)-构型α,β-不饱和侧链的组分)。
[0124] 附图39A-B为由野生型C.elegans培养基提取物的mbas#3-富集级分(附图39A)和合成的mbas#3(附图39B)的dqfCOSY光谱部分(600MHz,甲醇-d4),显示蛔糖环和侧链的甲基基团(蓝色)、惕各酸单元的烯丙基的甲基基团(红色)的特征信号、和侧链双键的pH依赖性信号(绿色)。
[0125] 附图40A-B为由野生型C.elegans培养基提取物的hbas#3-富集级分(附图40A)和合成的hbas#3(附图40B)的dqfCOSY光谱部分(600MHz,甲醇-d4),显示蛔糖环和侧链的甲基基团(蓝色)、对位取代的4-羟基苯甲酰基单元(红色)、和侧链双键的(绿色)的特征信号。
[0126] 附图41A-B为由野生型C.elegans培养基提取物的hbas#3-富集级分(附图41A)和合成的hbas#3(附图41B)的dqfCOSY光谱放大部分(600MHz,甲醇-d4),显示蛔糖环的甲基基团(蓝色)、和蛔糖自旋系统(黑色)的特征信号。
[0127] 附图42为自acox-1(ok2257)培养基提取物的oscr#9-富集级分的dqfCOSY光谱(600MHz,甲醇-d4)。
[0128] 附图43A-B为自acox-1(ok2257)蠕虫沉淀(pellet)提取物的glas#10富集级分(附图43A)和合成的glas#10(附图43B)的dqfCOSY光谱(600MHz,甲醇-d4)部分,显示蛔糖环和侧链的甲基基团(蓝色)、葡萄糖单元的异构氢(红色)、葡萄糖自旋系统(绿色)、和蛔糖自旋系统(黑色)的特征信号。
[0129] 附图44A-P为蛔苷标准品的MS/MS产物离子光谱。ascr#5显示蛔糖的m/z147[C6H11O4]和C3-侧链和/或相同分子组成的蛔糖衍生的C3O2H5碎片的m/z73(附图44A)。oscr#9(附图44B)和ascr#9(附图44C)显示C5-侧链的m/z99[C5H7O2]、m/z147[C6H11O4]、和蛔糖衍生的C3O2H5碎片的m/z73。ascr#7显示C7-侧链的m/z125[C7H9O2],m/z111[C6H7O2]和蛔糖衍生的C3O2H5碎片的m/z73(附图44D)。ascr#1显示C7-侧链的m/z127[C7H11O2]和蛔糖衍生的C3O2H5碎片的m/z73(附图44E)。ascr#3显示m/z111[C6H7O2]和蛔糖衍生的C3O2H5碎片的m/z73(附图
44F)。ascr#10(附图44G)和oscr#10(附图44H)显示C9-侧链的m/z173[C9H15O3]和155[C9H13O2]和蛔糖衍生的C3O2H5碎片的m/z73。β-羟基蛔苷如bhas#22(C13-侧链)(附图44I])和bhos#26(C15-侧链)(附图44J])分别显示在m/z185[C11H21O2]和m/z213[C13H25O2]下的侧链特定的碎片离子,其源于蛔糖的丢失和乙酸。此外,bhas#22和bhos#26显示乙酸酯的在m/z59[C2H3O2]下的强产物离子、以及蛔糖衍生的C3O2H5碎片的在m/z73下的诊断性离子。吲哚蛔苷如icas#9(附图44K])和icas#1(附图44L])分别显示在m/z247[C11H19O6]和m/z275[C13H23O6]下的相应蛔苷的侧链特定的碎片离子,其源于吲哚羰基单元[C9H5NO]的丢失。此外,icas#9和icas#1显示吲哚羧酸酯离子的m/z160[C9H6NO2]。吲哚蛔苷的蛔苷产物离子显示相当于非吲哚蛔苷的碎裂模式的其它碎片离子,如蛔糖衍生的C3O2H5碎片的在m/z73下的诊断性碎片离子。icas#3(附图44M])显示来自吲哚羰基单元[C9H5NO]丢失的m/z301[C15H25O6],与吲哚羧酸酯离子的m/z160[C9H6NO2]一起。mbas#3(附图44N])显示m/z301[C15H25O6]和m/z283[C15H23O5],其分别源于惕各酰[C5H6O]和惕各酸根[C5H8O2]单元的丢失。
此外,mbas#3显示惕各酸离子的m/z99[C5H7O2]。蛔糖衍生的C3O2H5碎片在m/z73下的诊断性碎片离子是低强度的。hbas#3(附图44O])显示m/z301[C15H25O6],其源于羟基苯甲酰基单元[C7H4O]的丢失。此外,hbas#3显示羟基苯甲酸酯和苯酚离子的m/z137[C7H5O3]和m/z93[C6H5O]。蛔糖衍生的C3O2H5碎片在m/z73下的蛔苷诊断性碎片离子是低强度的。PABA连接的ascr#8(附图44P])分别显示PABA和酰基苯胺离子的在m/z136[C7H6NO2]和m/z92[C6H6N]下的特征碎片离子,与蛔糖衍生的C3O2H5碎片的在m/z73下的诊断性碎片离子一起。
[0130] 附图45显示采用ClustalW进行的人MFE-2亚型2(NP_000405.1)与C.elegansMAOC-1(NP_495494.1(红色))和DHS-28(NP_509146.1;氧化还原酶结构域(绿色)、SCP-2固醇载体蛋白结构域(黄色))的排列。构成催化部位的氨基酸以绿色和红色框标记,过氧化物酶体靶向信号为黑色。相同氨基酸以灰色标记,相似的氨基酸以浅灰色标记。
[0131] 附图46A-C涉及C.elegans中新蛔苷的鉴定。附图46A为野生型C.elegans排泌组的LC-MS总离子流(TIC)色谱图(ESI-)。附图46B显示蛔苷的MS/MS碎片。附图46C为野生型排泌组的LC-MS/MS筛选(m/z73的前体),揭示已知的蛔苷(黑色),新同系物(C4、C6、C8、C11和C12),新(ω)-氧化的异构体(C5ω、C9ω和C11ω)和新4′-酰化衍生物(hbas#3和mbas#3)(*非蛔苷)。高极性ascr#5在6.5min时洗脱,在显示的保留时间范围之外。
[0132] 附图47A-C显示在野生型、acox-1、maoc-1、dhs-28和daf-22蠕虫中通过LC-MS/MS鉴定的蛔苷。附图47A显示(ω-1)-氧化的蛔苷,附图47B显示(ω)-氧化的蛔苷,和附图47C显示4′-酰化的衍生物的实例。关于146种表征的蛔苷的合成和完整列表,未合成的化合物的立体化学的设想,基于类似物和HPLC-MS保留时间的显示(参见附图38)。
[0133] 附图48A-B涉及吸引至hbas#3。在点吸引检测中野生型(N2)两性体以剂量依赖性方式被hbas#3吸引(附图48A)。附图48B显示在象限趋化性检测中hbas#3对野生型两性体吸引的剂量依赖性。
[0134] 附图49A-B涉及蛔苷生物发生。附图49A显示在蛔苷的生物合成中过氧化物酶体β-氧化酶ACOX-1、MAOC-1、DHS-28、和DAF-22的所设想的作用。附图49B显示acox-1、maoc-1、dhs-28、和daf-22突变体等位基因的基因结构,显示点突变(垂直条)和缺失(水平条)。
[0135] 附图50A-E显示在含饱和(蓝色)、α,β-不饱和(红色)、和β-羟基化(绿色)侧链的野生型(附图50E)和β-氧化突变体(acox-1(附图50A)、maoc-1(附图50B)、dhs-28(附图50C)、和daf-22(附图50D)中(ω-1)-氧化蛔苷的量。
[0136] 附图51显示采用ClustalW进行的含其它过氧化物酶体酰基辅酶A氧化酶的C.elegansACOX-1亚型a.1的排列。相同氨基酸以灰色标记,相似的氨基酸以浅灰色标记,过氧化物酶体靶向信号以黑色标记。
[0137] 附图52A-B显示在野生型(附图52A)和acox-1突变体(附图52B)(也参见附图53A-E)中(ω)-氧化的蛔苷的量。
[0138] 附图53A-E为在野生型(附图53A)和β-氧化突变体(acox-1(附图53B)、maoc-1(附图53C)、dhs-28(附图53D)、daf-22(附图53E)中(ω)-氧化蛔苷的特性,显示饱和(蓝色)、α,β-不饱和(红色)、和β-羟基化(绿色)的蛔苷。(关于(ω-1)-氧化蛔苷,参见附图50A-E)。
[0139] 附图54A-B涉及吲哚蛔苷的生物合成。在acox-1中(ω-1)和(ω)-氧化的C5-蛔苷ascr#9和oscr#9及其相应的吲哚蛔苷icas#9和icos#9以acox-1的相对丰度表明吲哚-3-羰基连接具有高度特异性(附图54A)。附图54B包括在用ascr#10和oscr#10的1:1的混合物温育之后daf-22(m130)排泌组的LC-MS离子痕迹,显示优先进行吲哚-3-羰基与(ω-1)-氧化的ascr#10的连接。
[0140] 附图55显示在野生型排泌组提取物中蛔苷ascr#3和ascr#9及其相应的吲哚蛔苷icas#3和icas#9的相对丰度,表明吲哚连接高度依赖于侧链长度。
[0141] 附图56A-B涉及蛔苷特性。蠕虫体蛔苷特性的分析(附图56A)揭示蛔苷葡糖苷(例如glas#10)且表明优先排泌不饱和蛔苷。在dhs-28突变体排泌组中(ω-1)与(ω)-连接的饱和蛔苷之比(附图56B)显示对营养条件的强烈依赖(关于β-羟基蛔苷参见附图59A-C),反映在野生型C.elegans中ascr#3/ascr#5比例的饥饿依赖性(参见附图60)(Welch氏t检验,*:p<0.05;**P<0.001)。
[0142] 附图57A-C为acox-1(ok2257)蠕虫体提取物的LC-MS/MS(m/z=73的前体离子),显示葡萄糖基酯glas#10、glas#18、和glas#22和相应的非葡糖基化的蛔苷ascr#10、ascr#18、和ascr#22。
[0143] 附图58显示野生型C.elegans的(ω)-氧化蛔苷的有差异的排泌(关于(ω-1)-氧化蛔苷参见附图56A)。
[0144] 附图59A-C显示dhs-28(hj8)突变体蠕虫中(ω-1)与(ω)-连接的蛔苷的比例并显示对营养条件的强烈依赖。附图59A为dhs-28(hj8)排泌组提取物中β-羟基蛔苷的比例。附图59B为dhs-28(hj8)蠕虫体提取物中β-羟基蛔苷的比例。附图59C为dhs-28(hj8)蠕虫体提取物中饱和蛔苷的比例(dhs-28(hj8)排泌组提取物中的饱和蛔苷如图56B所示)。
[0145] 附图60显示在野生型排泌组中ascr#3/ascr#5比的饥饿依赖性。
[0146] 附图61A-B涉及蛔苷的生物发生。附图61A显示由氨基酸(绿色)、脂肪酸(蓝色)、和碳水化合物(红色)结构单元模块化装配蛔苷。附图61B显示蛔苷生物发生的模型。脂肪酸的链延长(通过推定的延长酶同系物elo-1-925)(Agbaga等,PNAS105:12843-48(2008),在此全文引入作为参考)之后进行VLCFAs的(ω-1)-或(ω)-氧化和蛔糖连接。产生的VLCAs进入经ACOX-1、MAOC-1、DHS-28和DAF-22的过氧化物酶体β-氧化产生短链蛔苷,其与氨基酸-衍生的部分及其它结构单元连接。
[0147] 附图62为采用ClustalW进行的假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudotuberculosis)CDP-3、6-双脱氧-D-甘油基-D-甘油基-4-己酮糖-5-表异构酶或ascE(AAA88702.1)与C.elegans同系物C14F11.6(CCD64543.1)的排列。相同氨基酸以灰色标记,相似的氨基酸以浅灰色标记。
[0148] 附图63A-D涉及夜蛾斯氏线虫(S.feltiae)的定量和对C.elegans分散混合物的反应。附图63A显示关于分散混合物的蛔苷的结构。附图63B显示运用Image J.对分散C.elegans的定量(第二根柱显示反转的图片而第三根柱显示计数的线虫)。附图63C显示单独的蛔苷对合成的混合物活性的贡献。ascr#2(3.68pmol/ul),ascr#3(0.165pmol/ul),ascr#8(0.25pmol/ul),和icas#9(0.005pmol/ul)。对每种处理进行七次实验。+,存在,-,不存在。Student氏t检验,未配对(p<0.05)。附图63D显示S.feltiae对C.elegans分散混合物的反应,显现在整个板内。
[0149] 附图64A-D涉及分散检测。附图64A显示来自昆虫尸体的S.feltiae的天然分散性侵染期幼虫(IJ)。附图64B显示放置在水中的琼脂板上的300个IJ。附图64C显示用水(对照)或昆虫尸体提取物处理的IJ。图像代表每种处理的六次实验。附图64D显示在相同板上的分散检测。图解代表两次实验。行为是温度和季节依赖性的。检测在室温(22+0.5℃)下或在温度控制的条件下进行。
[0150] 附图65显示几种蛔苷的结构。
[0151] 附图66A-E显示蛔苷混合物调节C.elegans的分散行为,且分散混合物被其它线虫识别。附图66A显示分散混合物的鉴定。图像(~250只线虫)分别代表对照品(0.25%大肠杆菌(HB101))、含0.25%大肠杆菌(HB101)的合成混合物、和休眠期上清液的9、10、和11实验。附图66B显示采用Image J进行定量(http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html)。对照品对合成混合物的未配对Student氏t检验(p<0.02)。附图66C显示对昆虫致病性线虫或根结线虫感染的宿主尸体进行关于C.elegans分散混合物组分的分析。附图66D显示S.feltiae IJ(~250)对分散混合物的反应;每种处理进行四次实验。附图66E显示根结线虫J2s(南方根结线虫(M.incognita)、爪哇根结线虫(M.javanica)和M.floridensis的根结线虫属种混合物)对C.elegans分散混合物的反应。数据分别代表对照水和C.elegans分散混合物的19和20实验。在2h时,采用Student氏t检验,未配对,p<0.007。
[0152] 附图67A-E显示S.feltiae分散信息素的活性引导的分级。附图67A显示对昆虫尸体提取物的反相(C18)色谱级分的反应。图像代表两次独立实验。在检测中采用估算的生理学相关浓度;Frc,级分。附图67B涉及生理学相关浓度的在Frc A中发现的蛔苷(ascr#9,40.3pmol/μl和ascr#11,1.3pmol/μl)的试验。图像代表三次实验。附图67C显示ascr#2和ascr#9为结构类似物。将天然和合成的ascr#9与级分B和C组合进行试验。图像代表四次实验。附图67D显示ascr#11的结构。它(1.3pmol/μl)与级分B和C组合也足以产生分散。图像代表三次实验。
[0153] 附图68A-C为级分A(附图68A-B)和级分B(附图68C)的LC-MS离子色谱图。第一板显示在m/z279下的ascr#11,第二板显示在m/z293下的ascr#9。
[0154] 附图69显示在S.feltiae发育过程中ascr#9和ascr#11的特性。对于每个时间点,通过LC-MS对六只昆虫尸体进行分析。对于0时间点,对4只未感染的幼虫进行分析。*检测到但不可定量。
[0155] 附图70显示ascr#9可替换C.elegans分散混合物中的ascr#2的功能。给出了代表性的图片。采用0.25%大肠杆菌HB101的阴性对照(3次实验),C.elegans分散混合物中的ascr#9替换(6次实验),和阳性对照:合成的混合物分散混合物(7次实验)和阳性对照休眠期液体培养物(3次实验)。
[0156] 附图71A-B涉及种系发生相关的线虫物种的分散混合物。附图71A为昆虫致病性线虫、植物寄生的线虫类、和C.elegans的系统演化树。该图根据C.elegans和线虫的生物学绘制(PAUL DE LEY:A QUICK TOUR OF NEMATODE DIVERSITY和THE BACKBONE OF NEMATODE PHYLOGENY(WormBook,ed.The C.elegans Research Community,2006),在此全文引入作为参考)。红颜色表示属的实例。附图71B显示在斯氏线虫属种和异小杆线虫属种的寄主昆虫尸体中存在ascr#9和ascr#11。对于每个物种,通过LC-MS对四只感染了斯氏线虫属种或异小杆线虫属种两者的昆虫(蜡螟(G.mellonella))尸体分析ascr#9和ascr#11的特性。
[0157] 附图72A-D显示(ω-1)-氧化的饱和蛔苷(附图72A)、(ω-1)-氧化的不饱和蛔苷(附图72B)、(ω)-氧化的饱和蛔苷(附图72C)、和吲哚蛔苷icas#9和ascr#2(附图72D)的结构和HPLC-ESI-MS数据。1SMID:经鉴定来自C.elegans及其它线虫中的小分子的小分子鉴定符。
[0158] 附图73显示蛔苷(ascr’s)和Ω-蛔苷(oscr’s)的HPLC保留时间。侧链在3-17碳的范围内,由对C.elegans的野生型和过氧化物酶体β氧化突变体和合成的标准样品进行分析获得。
[0159] 附图74A-B显示成虫格氏斯氏线虫(S.glaseri)的蠕虫水提取物中的蛔苷的鉴定。附图74A来自LC-MS/MS的总离子流(TIC)色谱图;对m/z73.0的前体离子的筛选揭示蛔苷信号。附图74B为来自LC-MS测量的ascr#9、ascr#12、ascr#1、和ascr#14的相应的离子痕迹。
[0160] 附图75A-K为在蛔苷合成中的成分的核磁共振光谱,如下。
[0161]
[0162] 附图76A-D涉及蛔苷的结构(附图76A)、检测(附图76B-C)、和合成(附图76D)。蛔苷(ascr)和吲哚蛔苷(icas)为先前已经描述的在C.elegans中蛔苷。除(ω-1)-氧化的ascr之外,它们的(ω)-氧化异构体(oscr)在该HPLC-MS筛选中进行了鉴定。附图76B显示由自由生活的C.elegans(混合期)、昆虫寄生的S.glaseri(成虫)、和大鼠寄生的巴西日圆线虫(N.brasiliensis)(成虫)获得的在调节的蠕虫水中的短链和中链蛔苷的HPLC-MS鉴定。C.elegans渗出液的HPLC-MS分析显示已知的蛔苷(ascr#1,#3,#7,和icas#9),与相应的同系物(ascr#9,#10,#12,#14,和#18)、和(ω)-氧化的异构体(oscr#9,#10,#18)一起。高极性ascr#5在6.5分钟时洗脱,在显示的保留时间范围之外。分子离子信号及其HPLC-保留时间的交叉物种对比表明C.elegans大量产生的蛔苷也存在于许多其它线虫物种,包括S.glaseri和N.brasiliensis(代表在C.elegans中也丰富的化合物的峰以蓝色显示)。附图76C显示P.strongyloides(混合期)和嗜菌异小杆线虫(H.bacteriophora)(成虫)中的中链和长链蛔苷的HPLC-MS鉴定。ascr#18(蓝色)由C.elegans大量产生,而较长链的同系物(红峰)由P.strongyloides和H.bacteriophora大量产生,但C.elegans不产生。附图76D显示(ω)-氧化的蛔苷,oscr#9和oscr#10的合成。
[0163] 附图77为显示蛔苷由宽范围线虫物种产生的热地图。其基于来自蠕虫培养基样品的HPLC-MS分析结果,其中蠕虫培养基样品获自蠕虫在S Basal、ddH20、或DMEM中数小时的温育。分别收集标明为侵染期幼虫(IJ)和成虫(A)的寄生物种;所有其它样品由混合期培养物获得。热地图中的颜色代表通过HPLC-MS检测到的蛔苷的相对丰度,如右边条形图所示。例如,在S.glaseri侵染期幼虫中检测到的蛔苷中,全部由5.7%ascr#11、92.2%ascr#9、
2.1%ascr#12、和0.1%ascr#10构成。
[0164] 附图78显示线虫仅对蛔苷调节的区域作出反应。给几种线虫物种就它们对三个浓度的合成蛔苷调节的区域的反应评分(每个评分区域,0.6μL的1nM、1μm、和1mM,分别相当于0.6fmol、0.6pmol、和0.6nmol)。将它们在调节的区域中的占位性与它们在对照区域中的占位性比较20分钟;每个试验10个个体。其中在以蛔苷调节的区域中明显花费较多时间的线虫的实验以绿色突出显示。其中在对照区域中明显花费较多时间的线虫的实验以红色突出显示,表明逃避蛔苷。与对水的反应比较计算每个值的误差条线、S.D.统计显著性,在每个组中显示第一个。采用非配对Student氏t检验测定P-值。**P<0.01,*P<0.05。
[0165] 附图79涉及采用软件进行的逗留检测,所述软件检测两个区域中蠕虫存在并提供被蠕虫占据的每个评分区域的百分比的输出,其在整个试验过程中每秒计算一次。输出为两个评分区域的蠕虫占位比率相对时间的图(右边的板)。采用Bargmann等,Cell74:515-27(1993)描述的评分指数,在此全文引入作为参考。
[0166] 附图80A-C涉及吸引检测。C.elegans雄性证实了对不同的线虫物种和蛔苷有差别的远程吸引。C.elegans雄性对同种的两性体的远程吸引通过给对两性体或在10cm琼脂板上蛔苷调节的点源的趋化性评分来证实(附图80A)。将两性体悬浮于M9缓冲液中并放置在琼脂板上的缸内6小时,之后将它们移除并加入麻痹试剂叠氮化钠。在对侧,在铜缸内用M9缓冲液对照进行相同的操作。将C.elegans雄性放置在板的中心并让它们漫步直至它们在任何一点变得麻痹。然后计算采用Bargmann等,Cell.74:515-27(1993)中的(在此全文引入作为参考)吸引指数,比较在对照与指示(cue)区域内变麻痹的蠕虫。附图80B显示C.elegans雄性被吸引至由50只同种两性体调节的点源。它们证实对相等数量的腐生线虫(P.redivivus)雌性有部分吸引,但对小卷蛾斯氏线虫(S.carpocapsae)、P.pacificus、或P.strongyloides雌性/两性体没有吸引。附图80C显示C.elegans雄性可在6小时内探测到由25只两性体调节的点源并对其具有化学趋向。它们对ascr#2和ascr#3的点源有化学趋向,但对ascr#8没有化学趋向。与对照对比计算每个值的误差条线、S.D.统计显著性,在附图80C中显示。采用非配对Student氏t检验测定P-值。**P<0.01,*P<0.05。
[0167] 附图81显示蛔苷不增加与同种的两性体交配,它们也不诱导与不同线虫物种的交配。采用交配反应检测(Peden等,Curr.Biol.15:394-404(2005),在此全文引入作为参考),在3-分钟试验跨度内,对成功将它们的腹面尾部放置在两性体上连续10秒的雄性百分比定量。误差条线,S.D。
[0168] 附图82显示在线虫和细菌中相似的信号分子的装配。N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)为一族调节细菌群体感应的小分子。AHLs以高丝氨酸内酯为基础且特征是在N-酰基链上具有物种特异性(Dickschat,Nat.Prod.Rep.27:343-69(2010),在此全文引入作为参考)。蛔苷以很相似的方式装配,以可变脂链附着于其上的二脱氧糖蛔糖支架为基础(Edison,Curr.Opin.Neurobiol.4:378-88(2009),在此全文引入作为参考)。它们均在调节重要的生存策略中发挥显著的作用。
[0169] 附图83为在M.javanica和/或M.hapla中检测到的一列蛔苷化合物。
[0170] 附图84显示从根结线虫中已鉴定的蛔苷信号的高分辨率质谱数据。
[0171] 附图85A-E为根结线虫(M.javanica,M.floridensis,M.incognita)提取物的HPLC-MS色谱图,证实存在蛔苷ascr#10(附图85A)、ascr#16(附图85B)、ascr#18(附图85C)、ascr#20(附图85D)、和ascr#22(附图85E)。
[0172] 附图86A-E为M.javanica(J2幼虫)提取物的HPLC-MS色谱图,证实存在蛔苷ascr#10附图86A)、ascr#16(附图86B)、ascr#18(附图86C)、ascr#20(附图86D)、和ascr#22(附图
86E)。
[0173] 附图87A-E为北方根结线虫(Northern Root-Knot Nematode)M.hapla(J2幼虫)提取物的HPLC-MS色谱图,证实存在蛔苷ascr#10附图87A)、ascr#16(附图87B)、ascr#18(附图87C)、ascr#20(附图87D)、和ascr#22(附图87E)。
[0174] 附图88A-E为合成的蛔苷标准品(ascr#10(附图88A)、ascr#16(附图88B)、ascr#18(附图88C)、ascr#20(附图88D)、和ascr#22(附图88E))的HPLC-MS色谱图。
[0175] 发明详述
[0176] 本申请中公开了采用某些分离的调节剂化合物改变线虫行为的方法。
[0177] 定义
[0178] 如本文中所用的,下述术语,除非另外说明,要理解为具有下述的含义。如果本申请中没有另外定义,本申请中所用的所有技术和科学术语与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。如果本申请中的术语存在多个定义,除非另有说明,在此部分的那些定义占优。
[0179] 术语“烷基”指可以是直链、分支的、或环结构或其组合的脂族烃基团。代表性的烷基基团为具有24或较少碳原子的那些,例如,甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,仲丁基,叔丁基,正戊基,异戊基,正己基等。低级烷基指在链中具有约1至约6个碳原子的烷基基团。分支的烷基指一个或多个低级烷基基团如甲基、乙基、或丙基附于直链烷基链上。
[0180] 烷基是指包括直链、分支的、或环烃结构及其组合的说法意味着“烷基”基团还包括下述直链和环状结构成分的组合 (和类似的组合)。
[0181] “链烯基”指如上定义的在相邻碳原子之间含有至少一个双键的烷基。链烯基既包括顺式又包括反式异构体。分支的链烯基指一个或多个低级烷基基团如甲基、乙基、或丙基附着于直链链烯基链上。代表性的直链和分支的链烯基为在链中具有约2至约6个碳原子的那些,例如,乙烯基,丙烯基,1-丁烯基,2-丁烯基,异丁烯基,1-戊烯基,2-戊烯基,3-甲基-1-丁烯基,2-甲基-2-丁烯基,2,3-二甲基-2-丁烯基等。
[0182] 术语“卤素”指氟、氯、溴、和碘。
[0183] 术语“卤代烷基”指如上所述的分支的或直链-烷基,被一种或多种卤素取代。
[0184] 术语“卤代烯基”指如上所述的分支的或直链-烯基,被一种或多种卤素取代。
[0185] 术语“芳基”指6至约19个碳原子,例如,约6至约10个碳原子的芳香单环或多环环系,包括芳基烷基基团。代表性的芳基基团包括但不限于,诸如苯基,基,奥基,菲基,蒽基,芴基,芘基,三亚苯基(triphenylenyl),草屈基,和萘并萘基(naphthacenyl)的基团。
[0186] 该术语“芳基烷基”指与芳环连接的烷基残基。实例为苄基、苯乙基等。
[0187] 术语“杂芳基”指约5至约19个环原子,例如,约5至约10个环原子的芳香单环或多环环系,其中环系中一个或多个原子为除碳之外的元素,例如,氮、氧、和/或硫。如本领域的技术人员熟知的,杂芳环比其全碳配对物具有较小的芳香性。因此,对本发明而言,“杂芳基”基团只需要具有一定程度的芳香性。例如,在多环环系的情况下,对于被定义为“杂芳基”的环系只需要其中一个环是芳香的。示例性的杂芳基含有约5至6个环原子。在杂芳基之前的前缀氮杂、氧杂、硫杂、或硫基指至少一个氮、氧、或硫原子分别以环原子的形式存在。杂芳环中的氮、碳、或硫原子可任选地被氧化;氮可任选地被季铵化。代表性的杂芳基包括但不限于,嘌呤基,吡啶基,2-氧代-吡啶基,嘧啶基,哒嗪基,吡嗪基,三嗪基,呋喃基,吡咯基,苯硫基,吡唑基,咪唑基,噁唑基,异噁唑基,噻唑基,异噻唑基,三唑基,噁二唑基,噻二唑基,四唑基,吲哚基,异吲哚基,苯并呋喃基,苯并苯硫基,二氢吲哚基,2-氧代二氢吲哚基,二氢苯并呋喃基,二氢苯并噻吩基,吲唑基,苯并咪唑基,苯并噁唑基,苯并噻唑基,苯并异噁唑基,苯并异噻唑基,苯并三唑基,喹啉基,异喹啉基,喹唑啉基,噌啉基,酞嗪基(pthalazinyl),喹喔啉基等。
[0188] 术语“环烷基”和“环烯基”指非芳香、饱和(环烷基)或不饱和(环烯基)、约3至约8个碳原子,例如,约5至约7个碳原子的单环或多环环系。示例性的环烷基和环烯基非限制性地包括,环丙基,环丁基,环戊基,环己基,环庚基,降莰基(norbornyl),环丙烯基,环丁烯基,环戊烯基,环己烯基,cyclophenyl,反式-双环丙烷(bicyclopropane),顺式-三环丙烷(tricyclopropane)等。
[0189] 如本文中所用的,“杂环”或“杂环基”指稳定的3-至18-元环(基团),其为饱和、不饱和、或芳香的,且其由碳原子和一个至五个选自氮、氧和硫的杂原子构成。就本发明而言,杂环可以是单环、二环、或多环环系,其可包括稠合、桥接、或螺环系,包括其中上述任何杂环与苯环稠合的双环。杂环中的氮、碳、或硫原子可任选地被氧化;氮原子可任选地被季铵化;且环可以是部分饱和或全饱和。杂环可通过任何杂原子或碳原子连接。杂环包括如下定义的杂芳基。此种杂环的实例非限制性地包括,吗啉基,吡咯烷酮基,吡咯烷基,哌啶基,piperizynyl,海因基(hydantoinyl),戊内酰胺基(valerolactamyl),氧杂环丙基,氧杂环丁基,四氢呋喃基,四氢吡喃基,四氢吡啶基,四氢嘧啶基,四氢噻吩基,四氢噻喃基,四氢嘧啶基,四氢噻吩基,四氢噻喃基等。其它杂环和杂芳基描述于Katritzky等,eds.,Comprehensive Heterocyclic Chemistry:The Structure,Reactions,Synthesis和Use of Heterocyclic Compounds,Vol.1-8,Pergamon Press,N.Y.(1984)中,在此全文引入作为参考。
[0190] 术语“酰基”指1至8个碳原子的直链、分支的、或环状构型、饱和、不饱和、或芳香、及其组合的基团,穿过羰基官能团与母结构连接。酰基残基中的一个或多个碳可被氮、氧、或硫置换,只要与母体的连接点仍然在羰基上。实例包括乙酰基(AC),苯甲酰基,丙酰基,异丁酰基,叔丁氧羰基,苄氧羰基等。
[0191] 术语“氨基酸”指通过氨基酸羧基基团与另一分子的氨基基团反应形成酰胺键之后保留的氨基酸片段。氨基酸可为D-或L-构型。适合的氨基酸包括α-氨基酸,β-氨基酸,γ-氨基酸,δ-氨基酸,和ε-氨基酸,不仅包括天然氨基酸(即,在生物系统中发现的那些,包括在天然蛋白质中发现的二十种氨基酸),而且包括此种氨基酸的天然存在的变体,以及合成的氨基酸及本领域技术人员已知的它们的类似物。示例性的氨基酸包括该二十种天然氨基酸,4-羟脯氨酸,hydroxyysine,链赖氨酸(demosine),异锁链赖氨酸(isodemosine),3-甲基组氨酸,正缬氨酸,β-丙氨酸,γ-氨基丁酸,瓜氨酸,高半胱氨酸,高丝氨酸,氨酸,和甲硫氨酸砜。
[0192] 术语“嘧啶”指含有两个碳原子被两个氮原子置换的苯环(二嗪)的芳香杂环化合物。例如,认为在1和3位上的碳原子被氮原子置换的下述部分为嘧啶: 该术语,如本文中定义的,还包括二嗪的异构形式,如哒嗪,氮原子在1和2位;和吡嗪,氮原子在1和4位。术语“嘧啶”通常还包括其类似物和衍生物。例如,天然的核碱基,胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、和尿嘧啶(U),为嘧啶衍生物。术语“嘌呤”指含有与咪唑环稠合的嘧啶环的芳香杂环化合物。术语“嘌呤”通常还包括其类似物和衍生物。例如,天然核碱基,腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)。其它天然存在的嘌呤衍生物的实例为次黄嘌呤、黄嘌呤、可可碱、咖啡因、尿酸、和异鸟嘌呤。示例性的嘌呤和嘧啶包括在美国专利号3,687,808;Concise Encyclopedia Of Polymer Science和Engineering,第858-859页;Kroschwitz,J.I.,ed.John Wiley&Sons,
1990;和Englisch等,Angewandte Chemie,International Edition,1991,30,613中公开的那些,各自在此全文引入作为参考。
[0193] 术语“核碱基”包括所有天然和合成的核碱基以及一般核碱基。典型的天然核碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶、和胸腺嘧啶。合成的核碱基典型地包括肌苷、黄嘌呤、次黄嘌呤、nubularine、异鸟嘌呤核苷(isoguanisine)、或tubercidine。如本文中所用的,一般核碱基为任何改性、未改性的、天然存在的或可代替一个以上天然核碱基的非天然存在的核碱基。一般碱典型地含有可含或可不含氮原子的芳香环部分,且通常使用堆叠的(stacking)芳香环以稳定寡核苷酸双链体。一些一般碱可通过共价键附着于戊糖糖的C1′碳上以制备一般核苷酸。一些一般碱不特异性地与另一核碱基形成氢键。一些一般碱与所有的天然存在的核碱基成碱对。一些一般碱可通过疏水性堆叠(stacking)在相同的核酸链上与相邻的核苷酸碱相互作用。示例性的一般核碱基包括但不限于,2,4-二氟甲苯,硝基吡咯基,硝基吲哚基,8-氮杂-7-deazaadenine,4-氟-6-甲基苯并咪唑,4-甲基苯并咪唑,3-甲基isocarbostyrilyl,5-甲基isocarbostyrilyl,3-甲基-7-丙炔基isocarbostyrilyl,7-氮杂吲哚基,6-甲基-7-氮杂吲哚基,咪唑并吡啶基(imidizopyridinyl),9-甲基-咪唑并吡啶基(imidizopyridinyl),吡咯并吡嗪基(pyrrolopyrizinyl),isocarbostyrilyl,7-丙炔基isocarbostyrilyl,丙炔基-7-氮杂吲哚基,2,4,5-三甲基苯基,4-methylinolyl,4,6-二甲基吲哚基,苯基,萘基,蒽基,phenanthracenyl,芘基,stilbenzyl,丁省基(tetracenyl),戊省基(pentacenyl),及其结构衍生物。
[0194] 适合的核碱基包括但不限于,2-氨基腺嘌呤,腺嘌呤和鸟嘌呤的6-甲基及其它烷基衍生物,腺嘌呤和鸟嘌呤的2-丙基及其它烷基衍生物,5-卤代尿嘧啶和胞嘧啶,5-丙炔基尿嘧啶和胞嘧啶,6-偶氮尿嘧啶,胞嘧啶和胸腺嘧啶,5-尿嘧啶(假尿嘧啶),4-硫尿嘧啶,5-卤代尿嘧啶,5-(2-氨丙基)尿嘧啶,5-氨基烯丙基尿嘧啶,8-卤代、氨基、硫醇、烷硫基、羟基及其它8-取代的腺嘌呤和鸟嘌呤,5-三氟甲基及其它5-取代脲嘧啶类和胞嘧啶,7-甲基鸟嘌呤,5-取代的嘧啶,6-氮杂嘧啶和N-2、N-6和O-6取代的嘌呤,包括2-氨丙基腺嘌呤,5-丙炔基尿嘧啶和5-丙炔基胞嘧啶,二氢尿嘧啶,3-脱氮-5-氮杂胞嘧啶,2-氨基嘌呤,5-烷基尿嘧啶,7-烷基鸟嘌呤,5-烷基胞嘧啶,7-脱氮腺嘌呤,N6,N6-二甲基腺嘌呤,2,6-二氨基嘌呤,5-氨基-烯丙基-尿嘧啶,N3-甲基尿嘧啶,取代的1,2,4-三唑,2-吡啶酮,5-硝基吲哚,3-硝基吡咯,5-甲氧基尿嘧啶,尿嘧啶-5-乙醇酸,5-甲氧羰基甲基尿嘧啶,5-甲基-2-硫尿嘧啶,5-甲氧羰基甲基-2-硫尿嘧啶,5-甲基氨甲基-2-硫尿嘧啶,3-(3-氨基-3-羧丙基)尿嘧啶,3-甲胞嘧啶,5-甲基胞嘧啶,N4-乙酰基胞嘧啶,2-巯基胞嘧啶,N6-甲基腺嘌呤,N6-异戊基腺嘌呤,2-甲硫基-N-6-异戊烯基腺嘌呤,N-甲基鸟嘌呤,和O-烷基化碱。其它嘌呤和嘧啶包括在美国专利3,687,808;Concise Encyclopedia Of Polymer Science和Engineering,第858-859页;Kroschwitz,J.I.,ed.John Wiley&Sons,1990;和Englisch等,Angewandte Chemie,International Edition,1991,30,613中公开的那些,各自在此全文引入作为参考。
[0195] 术语“核苷”指包含在1′-位置与戊糖连接的如本文中定义的核碱基的化合物。当核碱基为嘌呤衍生物或类似物(anologue)时,戊糖典型地与嘌呤衍生物或类似物9-位上的核碱基连接。当核碱基为嘧啶衍生物或类似物时,戊糖典型地与嘧啶1-位上的核碱基连接(e.g.,Kornberg和Baker,DNA Replication,2nd Ed.,Freeman,San Francisco,1992,在此全文引入作为参考)。当核苷存在于本文中的R3、R4、或R5中时,核苷可通过核碱基或戊糖上的任何原子与邻近的原子连接。
[0196] 术语“脂肪酸”通常指具有脂肪族尾(链)的羧酸。脂肪链长度可在约2至约36个碳原子之间。脂肪酸可以是饱和、不饱和、或多不饱和的。脂肪链可以是直链或分支链。术语“脂肪酸”可用于本文中指“脂肪酸衍生物”,其可包括一种或多种不同的脂肪酸衍生物,或脂肪酸衍生物的混合物。示例性的脂肪酸包括不饱和脂肪酸,饱和脂肪酸,和二酸;具有羧酸官能团的蛔苷的甘油单酯、甘油二酯、和甘油三酯;羟酸,ω羟酸,ω-1羟酸,二-羟基脂肪酸(例如,Ω-或Ω-1羟基化的二羟基脂肪酸,以及α-或β-羟基化脂肪酸)。
[0197] 术语“糖”指其为本身由一个或多个单糖单元构成的碳水化合物的化合物,其中单糖单元具有至少5个碳原子(其可以是直链、分支的、或环状),含与各碳原子键合的氧、氮、或硫原子;或含作为其一部分的由一个或多个单糖单元构成的碳水化物部分的化合物,各单糖单元具有至少5个碳原子(其可以是直链、分支的、或环状),含与各碳原子键合的氧、氮、或硫原子。代表性的糖包括单糖、二糖、三糖、和含有约4-9个单糖单元的寡糖,和多糖如淀粉、糖原、纤维素、和多糖胶。示例性的单糖包括C5和C5以上(例如,C5-C8或C5-C6)的糖;二糖和三糖包括具有两个或三个单糖单元的糖(例如,C5-C8或C5-C8)。
[0198] 术语“单糖”指(醛糖)或酮(酮糖)形式的具有3-10个碳原子链的糖分子。适合的单糖既包括天然存在的单糖又包括合成的单糖。适合的单糖包括丙糖,如甘油糖和二羟基丙酮;textroses如赤藓糖和赤藓酮糖;戊糖,如木糖,阿拉伯糖,核糖,木酮糖核酮糖;甲基戊糖(6-脱氧己糖),如鼠李糖和岩藻糖;己糖,如蛔糖,葡萄糖,甘露糖,半乳糖,果糖,和山梨糖;和庚糖,如葡庚糖,半乳甘露庚糖,景天庚酮糖,和甘露庚酮糖。示例性的单糖包括阿洛糖,阿卓糖,阿拉伯糖,克拉定糖,赤藓糖,赤藓酮糖,果糖,D-岩藻糖醇,L-岩藻糖醇,岩藻糖胺,岩藻糖,fuculose,半乳糖胺,D-galactosaminitol,N-乙酰-半乳糖胺,半乳糖,葡糖胺,N-乙酰-葡糖胺,glucosaminitol,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,古洛糖甘油醛,L-甘油基-D-甘露糖-庚糖,甘油,甘油酮(glycerone),古洛糖,杜糖,来苏糖,甘露糖胺,甘露糖,甘露糖-6-磷酸酯,阿洛酮糖,奎诺糖,奎诺糖胺,鼠李糖醇,鼠李糖胺,鼠李糖,核糖,核酮糖,景天庚酮糖,山梨糖,塔格糖,塔罗糖,酒石酸,苏糖,木糖,和木酮糖基团。单糖可以是D-或L-构型。
本发明中所用的典型的单糖为己糖。
[0199] 单糖另外可以是脱氧糖(被氢置换的醇羟基),氨基糖(被氨基基团置换的醇羟基),硫糖(被硫醇置换的醇羟基或被C=S置换的C=O,或被硫置换的环状形式的环氧),硒基糖,碲基糖,氮杂糖(被氮置换的环碳),亚氨基糖(被氮置换的环氧),phosphano糖(用磷置换的环氧),磷杂糖(用磷置换的环碳),C-取代的单糖(用碳置换的非末端碳原子上的氢),不饱和单糖,醛醇(用CHOH基团置换的羰基),糖醛酸(被羧基置换的醛基团),ketoaldonic酸,糖醛酸,醛糖二酸等。氨基糖包括氨基单糖,如半乳糖胺,葡糖胺,甘露糖胺,岩藻糖胺,奎诺糖胺,神经氨酸,胞壁酸,乳糖二胺(lactosediamine),acosamine,bacillosamine,柔红糖胺(daunosamine),去氧糖胺,forosamine,加拉糖胺(garosamine),卡那霉素水解物(kansosamine),碳霉糖,海藻糖胺,perosamine,pneumosamine,purpurosamine,紫红霉胺。可以理解单糖等还可被经取代。
[0200] 术语“二糖”、“三糖”、和“多糖”包括阿比可糖,acrabose,amicetose,支链淀粉,直链淀粉,芹菜糖,arcanose,蛔糖,抗坏血酸,波伊文糖,纤维二糖,纤维三糖,纤维素铃薯三糖,查糖,壳多糖,可立糖,环糊精,磁麻糖,糊精,2-脱氧核糖,2-脱氧葡萄糖,迪吉糖(diginose),毛地黄糖,毛地黄毒素糖,evalose,evemitrose,fructoologosachharide,galto-低聚糖,龙胆三糖,龙胆二糖,葡聚糖,糖原(glucogen),糖原,金缕梅糖,肝素,菊粉,异左旋葡萄糖酮(isolevoglucosenone),异麦芽糖,异麦芽三糖,异葡糖基麦芽糖,曲二糖,乳糖,乳糖胺(lactosamine),乳糖二胺(lactosediamine),laminarabiose,左旋葡聚糖,左旋葡萄糖酮(levoglucosenone),β-麦芽糖,麦芽三糖(maltriose),甘露聚糖-低聚糖,甘露三糖,松三糖,蜜二糖,胞壁酸,碳霉糖,阿洛糖(mycinose),神经氨酸,黑糖,野尻霉素,moviose,齐墩果糖,潘糖,泊雷糖,车前糖,樱草糖,子糖,玫红糖(rhodinose),芸香糖,蔓茎毒毛旋花子糖,景天庚酮糖,茄三糖,槐糖,水苏糖,链霉糖,蔗糖,α,α-海藻糖,海藻糖胺,松二糖,泰威糖,木二糖,伞形糖等基团。另外,可以理解“二糖”、“三糖”、和“多糖”等类似物还可被取代。二糖还包括氨基糖及其衍生物,特别是,在C-4′位上衍生化的碳霉糖或在C-6′位上衍生化的4去氧-3-氨基-葡萄糖。
[0201] 本文中所用的术语“多环”表示具有两个或更多环的分子结构,包括但不限于,稠合环、桥接环、或螺环。
[0202] 上述“烷基”、“链烯基”、“环烷基”、和“环烯基”基团、以及上述芳基、杂环基、或杂芳基基团的环系,可任选地被取代。
[0203] 术语“取代的”或“任选地被取代的”用于表示基团可具有在基团的每一个可取代的原子上的取代基(包括在单一原子上的一个以上的取代基),条件是指定的原子的正常价不是超过限度且各取代基的身份(identity)与其它取代基无关。按照本发明,每个残基中最高三个H原子可用下列基团置换:烷基,卤素,卤代烷基,alkyenyl,卤代烯基,环烷基,环烯基,羟基,烷氧基,酰基,羧基,carboalkoxy(亦称为烷氧羰基),羧酰胺基(亦称为烷基氨基羰基),氰基,羰基,硝基,氨基,烷基氨基,二烷基氨基,巯基,烷硫基,亚砜,砜,酰基胺基,脒基,芳基,杂芳基,杂环基,芳氧基,杂芳氧基,嘌呤或pyridimine或其类似物或衍生物(derative)(如“核碱基”中定义的),或糖如具有5或6个碳原子的单糖(如“单糖”中定义的)。“未取代的”的原子带有它们的化学价支配的所有氢原子。当取代基为酮(即,=O)时,那么原子上的两个氢被置换。取代基和/或变量的组合只有当这种组合产生稳定的化合物时才可允许;“稳定的化合物”或“稳定的结构”意指足够稳固以在经历自反应混合物分离至有用的纯、和从制剂变成有效的试剂度之后仍然存在的化合物。
[0204] 在一些取代基的表征中,某些取代基可以组合形成环。除非另有说明,意图是这种环可表现为各种不饱和度(从全饱和到全不饱和),可包括杂原子,和可被如上所述的其它取代基取代。
[0205] 本文中描述的化合物可含有一个或多个不对称中心,因而导致对映异构体、非对映异构体、及其它立体异构形式。每个手性中心可根据绝对立体化学进行定义,如(R)-或(S)-。本发明意在包括所有这种可能的异构体、以及它们的混合物,包括外消旋和光学纯的形式。可采用手性合成子或手性试剂制备、或采用常规的技术拆分光学活性的(R)-和(S)-、(-)-和(+)-、或(D)-和(L)-异构体。当本文中描述的化合物含有烯族双键或其它几何不对称性中心时、和除非另有说明时,意图是化合物包括E和Z两种几何异构体。同样,所有互变异构形式也意在包括在内。出现在本文中的任何碳-碳双键的构型只是为了方便起见进行的选择,而不是旨在指特定的构型;因而本文中任意描述为反式的碳-碳双键可以是Z、E、或两者以任何比例的混合物。
[0206] 术语“本发明的化合物,”和同等表达式,意在包括化合物的前药、药学上可接受的盐、氧化物、溶剂合物(例如水合物)、和包合配合物(在上下文允许这样的情况下)、以及任何立体异构形式、或化合物的任何这种形式以任何比例的混合物,除非另有说明。包合配合物描述于Remington,The Science和Practice of Pharmacy,19th Ed.1:176-177(1995)中,在此全文引入作为参考。最常用的包合配合物为含环糊精的那些,所有环糊精复合物,天然和合成的,明确包括在权利要求的范围内。因此,按照本发明的一些实施方案,包含在药物组合物、处理方法、和化合物本身的范围内的本文中描述的化合物,以盐形式提供。类似地,提到中间物,无论它们本身是否被要求保护,在上下文允许这样的情况下,意在包括它们的盐、和溶剂合物。为了清楚起见,当上下文允许这样时的特定的实例有时候在本文中注明,但这些实例纯粹为示例性的,它不意在排除其它实例(当上下文允许这样时)。
[0207] 也考虑本文中所公开的化合物的任何碱性含氮基团的“季铵化”。碱性氮可用本领域普通技术人员已知的任何试剂进行季铵化,包括,例如,低级烷基卤化物,如甲基、乙基、丙基和丁基氯化物、溴化物和碘化物;二烷基硫酸盐,包括二甲基、二乙基、二丁基和二戊基硫酸盐;长链卤化物如癸基、月桂基、肉豆蔻基和硬脂基氯化物、溴化物和碘化物;和芳烷基卤化物,包括苄基和苯乙基溴化物。水溶性或油溶性或可分散的产物可通过这种季铵化获得。
[0208] 本发明的第一方面涉及改变线虫行为的方法。该方法包括在有效改变线虫行为的条件下将一种或多种分离的调节剂化合物施用于线虫。在本发明这方面,一种或多种调节剂化合物为
[0209] (i)式I化合物:
[0210]
[0211] 其中:
[0212] R1为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,或卤代烯基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0213] R1′为不存在,H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,或卤代烯基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0214] R2为下式的部分
[0215]
[0216] 其中:
[0217] 每个R1独立地为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,或卤代烯基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0218] R5为H,-OH,-OR6,-OCR6R7R8,-CR6R7R8,-NH2,-NHR6,-NR6R7,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,芳基烷基,杂环基,环烷基,环烯基,酰基,氨基酸,核苷,含5或6个碳原子的单糖,或与式I另一单元的R3或R4连接的直连键;
[0219] 其中:
[0220] R6和R7各自独立地为H,-CR3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,或环烯基,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、或环烯基任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-OR8,-C(O)R8,-NHC(O)R8,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;
[0221] 其中:
[0222] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0223] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0224] 其中:
[0225] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0226] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0227] n4为1至30的整数;且
[0228] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0229] 其中:
[0230] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0231] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0232] n4为1至30的整数;
[0233] n1、n2、和n3各自独立地为0至30的整数;
[0234] n4为1至30的整数;且
[0235] n1的总和、每个n2、和每个n3为1至30;
[0236] R3和R4各自独立地为H,-CR6R7R8,-C(O)R8,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,酰基,氨基酸,核苷,含5或6个碳原子的单糖,或与式I另一单元的R5连接的直连键;
[0237] 其中:
[0238] R6和R7各自独立地为H,-CR3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,或环烯基,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、或环烯基任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-OR8,-C(O)R8,-NHC(O)8
R,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;
[0239] 其中:
[0240] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0241] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0242] 其中:
[0243] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0244] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0245] n4为1至30的整数;且
[0246] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0247] 其中:
[0248] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0249] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0250] n4为1至30的整数;且
[0251] 每个R5独立地为H,-OH,-OR6,-OCR6R7R8,-CR6R7R8,-NH2,-NHR6,-NR6R7,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,芳基烷基,杂环基,环烷基,环烯基,酰基,氨基酸,核苷,含5或6个碳原子的单糖,或与式I另一单元的R3或R4连接的直连键;
[0252] 其中:
[0253] R6和R7各自独立地为H,-CR3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,或环烯基,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、或环烯基任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-OR8,-C(O)R8,-NHC(O)R8,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;
[0254] 其中:
[0255] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0256] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)9
R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0257] 其中:
[0258] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0259] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0260] n4为1至30的整数;且
[0261] R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0262] 其中:
[0263] 每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;
[0264] R9为H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、链烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR,-C(O)R,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,和环烷基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基;且
[0265] n4为1至30的整数;或
[0266] (ii)化合物,包含:
[0267] 至少一种核碱基,
[0268] 至少一种脂肪酸,
[0269] 至少一种氨基酸,和
[0270] 至少一种糖;
[0271] 其中至少一种核碱基、至少一种脂肪酸、至少一种氨基酸、和至少一种糖通过共价键连接;且
[0272] 其中该化合物的分子量低于约2,000g/mol;
[0273] 条件是线虫不是广杆线虫属(Caenorhabditis)物种。
[0274] 如技术人员将理解的,根据本发明这方面的施用可包括使线虫与一种或多种调节剂化合物直接接触,和/或使线虫敏感的位置与一种或多种调节剂化合物接触,只要施用一种或多种调节剂化合物使得它能影响线虫行为。
[0275] 在本发明这方面的至少一个实施方案中,一种或多种调节剂化合物为式I化合物。根据该实施方案适合的调节剂化合物包括一种或多种分离的式I′或式I′′调节剂化合物:
[0276]
[0277] 根据该实施方案适合的调节剂化合物还包括一种或多种分离的式I调节剂化合物,满足下列条件中的至少一个:
[0278] (i)R1独立地为-C(R′)3,-OR,-N(R)2,卤素,卤代烷基,链烯基,或卤代烯基;其中每个R独立地为H,卤素,烷基,或链烯基,且每个R′独立地为卤素或链烯基;且
[0279] R1′独立地为不存在,H,-C(R)3,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,链烯基,或卤代烯基;
[0280] (ii)R2为
[0281] 其中:
[0282] 每个 独立地为单键或双键;
[0283] q1、q2和q3各自独立地为1至26的整数;
[0284] q4和q5各自独立地为0至26的整数;
[0285] q1、q2、q3、q4和q5的总和小于或等于28;且
[0286] q4和q5的总和大于等于2;
[0287] (iii)R5为H,-OR6,-OCR6R7R8,-CR6R7R8,-NH2,-NR6R7,卤素,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,芳基烷基,杂环基,环烷基,环烯基,酰基,氨基酸,或核苷;
[0288] (iv)R5为与式I的另一单元的R3或R4连接的直连键,形成含有至少两个式I的单元的化合物;
[0289] (v)R3和R4各自独立地为-CR6R7R8,卤代烷基,链烯基,卤代烯基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,环烯基,酰基,氨基酸,核苷,或-(CO)R8,其中R8为H,-C(R)3,-[C(R)2]n4NHC(O)R9,-[C(R)2]n4C(O)(NH)R9,-OR,-N(R)2,卤素,烷基,卤代烷基,环烷基,环烯基,嘌呤,嘧啶,或含5或6个碳原子的单糖,其中烷基、环烷基、环烯基、嘌呤、嘧啶、或单糖任选地被独立地选自下列的一个或多个取代基取代:-C(R)3,-OR9,-C(O)R9,-NHC(O)R9,卤素,烷基,卤代烷基,芳基,杂芳基,杂环基,环烷基,和含5或6个碳原子的单糖;
[0290] (vi)化合物为式I′′化合物;
[0291] 条件是该化合物不是
[0292]
[0293] 在本发明这方面的至少一个实施方案中,一种或多种调节剂化合物为包含至少一个核碱基、至少一个脂肪酸、至少一个氨基酸、和至少一个糖的化合物。
[0294] 在本发明的这方面和所有方面中,可施用单一的调节剂化合物或调节剂化合物的组合。
[0295] 在本发明这方面,线虫优选地选自植物-寄生线虫和昆虫致病性线虫。
[0296] 根据本发明这方面的适合的植物-寄生线虫包括Acontylus,Afenestrata,Aglenchus,Allotrichodorus,Allotylenchus,Amplimerlinius,瘿线虫属(Anguina),Antarctenchus,Antarctylus,Aorolaimus,Aphasmatylenchus,滑刃线虫属
(Aphelenchoides),Apratylenchoides,Atalodera,Atetylenchus,Atylenchus,Axodorylaimellus,Axonchium,Bakernema,Basiria,Basirienchus,Bellodera,Belondira,刺线虫属(Belonolaimus),Bitylenchus,Blandicephalonema,Boleodorus,Brachydorus,Bursadera,伞滑刃线虫属(Bursaphelenchus),Cacopaurus,Cactodera,Caloosia,Campbellenchus,Carphodorus,Cephalenchus,Chitinotylenchus,Coslenchus,环线虫属(Criconema),小环线虫属(Criconemella),轮线虫属(Criconemoides),Crossonema,Cryphodera,Cucullitylenchus,Cynipanguina,Discocriconemella,茎线虫属(Ditylenchus),Dolichodera,锥线虫属(Dolichodorus),Dolichorhynchus,Dorylaimellus,Duotylenchus,Ecphyadophora,Ecphyadophoroides,Epicharinema,Eutylenchus,Geocenamus,球异皮线虫属(Globodera),Gracilacus,Gracilancea,Halenchus,螺旋线虫属(Helicotylenchus),半轮线虫属(Hemicriconemoides),鞘线虫属(Hemicycliophora),异皮线虫属(Heterodera),Hirschmanniella,纽带线虫属(Hoplolaimus),Hoplotylus,Hylonema,Immanigula,Irantylenchus,Laimaphelenchus,Lelenchus,Longidorella,长针线虫属(Longidorus),Loofia,Macrotrophurus,Malenchus,Meloidodera,Meloidoderella,Meloidoderita,根结线虫属(Meloidogyne),Meloinema,Merlinius,间环线虫属(Mesocriconema),Metaxonchium,Miculenchus,Mitranema,Monotrichodorus,Morulaimus,Mukazia,Nacobbodera,真珠线虫属
(Nacobbus),Nagelus,Neodolichodorus,Neodolichorhynchus,Neopsilenchus,Neothada,Nimigula,Nothocriconema,Nothocriconemoides,Ogma,Opailaimus,异长针线虫属(Paralongidorus),Pararotylenchus,类毛刺线虫属(Paratrichodorus),Paratrophurus,拟垫刃属(Paratylenchus),Pateracephalonema,Phallaxonchium,Pleurotylenchus,Polenchus,Pratylenchoides,短体线虫属(Pratylenchus),Probelondira,
Pseudhalenchus,Psilenchus,Pterotylenchus,斑皮线虫属(Punctodera),五沟线虫属(Quinisulcius),穿孔线虫属(Radopholus),Rhizonema,肾形线虫属(Rotylenchulus),盘旋线虫属(Rotylenchus),Sarisodera,Sauertylenchus,盾状线虫属(Scutellonema),Scutylenchus,Senegalonema,Siddiqia,Sphaeronema,亚蛇形线虫属(Subanguina),Swangeria,Sychnotylenchus,Syncheilaxonchium,Telotylenchus,Tetylenchus,Thada,Thecavermiculatus,毛刺线虫属(Trichodorus),Trichotylenchus,Triversus,Trophonema,Trophotylenchulus,Trophurus,Tylenchocriconema,矮化线虫属
(Tylenchorhynchus),小垫刃线虫属(Tylenchulus),麦线虫属(Tylenchus),Tylodorus,Verutus,Xenocriconemella,剑线虫属(Xiphinema),和Zygotylenchus。
[0297] 根据本发明这方面的适合的昆虫致病性线虫包括Steinernema  abbasi,Steinernema aciari,Steinernema affine,Steinernema akhursti,Steinernema 
anatoliense,Steinernema apuliae,Steinernema arenarium,Steinernema ashiuense,Steinernema asiaticum,Steinernema australe,Steinernema backanese,Steinernema bedding,Steinernema biocornutum,Steinernema ceratphorum,Steinernema 
cholashansense,Steinernema citrae,Steinernema cubanum,Steinernema cumgarense,Steinernema diaprepsi,Steinernema eapokense,Steinernema everestense,夜蛾斯氏线虫(Steinernema feltiae),格氏斯氏线虫(Steinernema glaseri),Steinernema guangdongense,Steinernema hebeinse,Steinernema hermaphroditum,Steinernema ichnusae,Steinernema intermedium,Steinernema jollieti,Steinernema karii,
Steinernema khoisanae,Steinernema kraussei,Steinernema kushidai,Steinernema leizhouense,Steinernema lici,Steinernema litorale,Steinernema longicaudatum,Steinernema monticolum,Steinernema neocurtillae,Steinernema oregonense,
Steinernema pakistanense,Steinernema phyllogphagae,Steinernema puertoricense,Steinernema rarum,Steinernema riobrave,Steinernema ritteri,Steinernema 
robustispiculum,Steinernema sangi,Steinernema sasonense,Steinernema 
scapterisci,Steinernema scarabaei,Steinernema schliemanni,Steinernema 
siamkayai,Steinernema sichuanense,Steinernema silvaticum,Steinernema tami,Steinernema texanum,Steinernema thanhi,Steinernema websteri,Steinernema 
weiseri,Steinernema yirgalemense,Heterorhabditis amazonensis,嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis bacteriophora),Heterorhabditis baujardi,Heterorhabditis downesi,Heterorhabditis floridensis,Heterorhabditis indica,Heterorhabditis marelatus,Heterorhabditis megidis,Heterorhabditis mexicana,Heterorhabditis taysearae,齐兰迪亚异小杆线虫(Heterorhabditis zealandica),和Heterorhabditis sonorensis。
[0298] 根据本发明这方面的线虫行为包括繁殖、发育、休眠期形成、群聚(aggregation)、吸引(attraction)、排斥(repulsion)、分散(dispersal)、威慑(deterrence)、摄食(feeding)、寻找宿主(host finding)、和侵入宿主(host invasion)。
[0299] 本发明的第二方面涉及在线虫种群中促进或抑制繁殖的方法。该方法包括在有效促进或抑制线虫种群繁殖的条件下施用一种或多种分离的调节剂化合物。在本发明的这方面中,一种或多种分离的调节剂化合物选自ascr#1;ascr#3;ascr#7;ascr#8;ascr#9;ascr#10;ascr#16;ascr#18;ascr#20;ascr#22;ascr#9和ascr#10的组合;ascr#9和ascr#16的组合;ascr#9和ascr#18的组合;ascr#9和ascr#20的组合;和ascr#9和ascr#22的组合。
[0300] 根据本发明这方面的适合的用于促进繁殖的分离的调节剂化合物包括ascr#1、ascr#3、ascr#7、ascr#8、和ascr#10。这些调节剂化合物可用于吸引雄性和/或雌性线虫,从而增加交配的机会。
[0301] 根据本发明这方面的用于抑制繁殖的适合的种种分离的调节剂化合物包括ascr#9;ascr#10;ascr#16;ascr#18;ascr#20;ascr#22;ascr#9和ascr#10的组合;ascr#9和ascr#
16的组合;ascr#9和ascr#18的组合;ascr#9和ascr#20的组合;和ascr#9和ascr#22的组合。
这些调节剂化合物可用于排斥雄性和/或雌性线虫,从而减少交配的机会。
[0302] 根据本发明这方面的适合的线虫包括爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica),Meloidogyne floridensis,南方根结线虫(Meloidogyne incognita),北方根结线虫(Meloidogyne hapla),格氏斯氏线虫(Steinernema glaseri),嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis  bacteriophora),齐兰迪亚异小杆线虫(Heterorhabditis zealandica),和Heterorhabditis floridensis。
[0303] 本发明的第三方面涉及促进或抑制线虫在第一位置群聚的方法。该方法包括(i)在有效促进或抑制线虫在第一位置群聚的条件下使第一位置与一种或多种调节剂化合物接触,或(ii)在有效促进或抑制线虫在第一位置群聚的条件下使第二位置与一种或多种分离的调节剂化合物接触,其中第一位置和第二位置有间距以允许所述在第二位置的接触对线虫在第一位置的群聚有作用。在本发明这方面,一种或多种分离的调节剂化合物选自ascr#1;ascr#2;ascr#3;ascr#7;ascr#8;ascr#9;ascr#10;ascr#11;ascr#16;ascr#18;ascr#20;ascr#22;icas#9;oscr#10;ascr#9和ascr#10的组合;ascr#9和ascr#16的组合;
ascr#9和ascr#18的组合;ascr#9和ascr#20的组合;ascr#9和ascr#22的组合;ascr#2、ascr#3、ascr#8和icas#9的组合;ascr#9、ascr#3、ascr#8和icas#9的组合;ascr#9和oscr#
10的组合;以及ascr#9、oscr#10、和ascr#11的组合。
[0304] 根据本发明这方面的适合的用于促进群聚的分离的调节剂化合物包括ascr#1、ascr#3、ascr#7、ascr#8、和ascr#10。这些调节剂化合物可用于吸引雄性和/或雌性线虫,从而增加群聚。
[0305] 根据本发明这方面的用于抑制群聚的适合的分离的调节剂化合物包括ascr#2;ascr#3;ascr#8;ascr#9;ascr#10;ascr#11;ascr#16;ascr#18;ascr#20;ascr#22;icas#9;
oscr#10;ascr#9和ascr#10的组合;ascr#9和ascr#16的组合;ascr#9和ascr#18的组合;
ascr#9和ascr#20的组合;ascr#9和ascr#22的组合;ascr#2、ascr#3、ascr#8和icas#9的组合;ascr#9、ascr#3、ascr#8和icas#9的组合;ascr#9和oscr#10的组合;以及ascr#9、oscr#
10和ascr#11的组合。这些调节剂化合物可用于排斥雄性、雌性、和/或幼虫的线虫,从而减少群聚。
[0306] 在本发明这方面的至少一个实施方案中,第一位置可与一种或多种吸引期望的线虫至该位置的调节剂化合物接触。
[0307] 在本发明这方面的至少一个实施方案中,第一位置可与一种或多种排斥已经在第一位置的不期望的线虫的调节剂化合物接触或阻止不期望的线虫侵入第一位置。
[0308] 在本发明这方面的至少一个实施方案中,第二位置可与一种或多种吸引不期望的线虫至第二位置和远离第一位置的调节剂化合物接触。在这些实施方案中,第二位置可任选地与对线虫有害的毒素接触。适合的线虫毒素非限制性地包括,壳聚糖(chitosan)、阿巴克丁(abamectin)、neem cake、万寿菊提取物(marigold extract)、线虫真菌(nematophagus fungi)、涕灭威(Aldicarb)、和棉隆(Dazomet)。
[0309] 在本发明这方面的至少一个实施方案中,第二位置可与一种或多种排斥/阻止不期望的线虫从第二位置到第一位置的调节剂化合物接触。
[0310] 也考虑其中第一位置和第二位置均与一种或多种调节剂化合物接触的实施方案。例如,第一位置可与一种或多种吸引期望的线虫至第一位置的调节剂化合物接触,同时第二位置与一种或多种排斥/阻止期望的线虫远离第二位置到第一位置的调节剂化合物接触。作为替代或另外,第一位置可与一种或多种排斥/阻止不期望的线虫到第一位置的调节剂化合物接触,同时第二位置与一种或多种吸引不期望的线虫远离第一位置的调节剂化合物接触。
[0311] 这将对本领域普通技术人员是显而易见的,当第二位置与一种或多种调节剂化合物接触时,第二位置应当与第一位置间隔近到足以使一种或多种调节剂化合物对在第一位置的群聚有作用。优选地,第二位置离第一位置在约1cm至约200cm之间。这将对技术人员是显而易见的,适合的距离将尤其依赖植物的尺寸和包括,例如,在约1cm至约50cm之间,在约2cm至约50cm之间,在约2cm至约200cm之间,在约50cm至约200cm之间,约1cm,约2cm,约
50cm,和约200cm。
[0312] 举例来说,一种或多种排斥/阻止不期望的线虫的调节剂化合物可放置在第一位置的周边(例如,对线虫敏感或隐藏线虫的位置),以阻止周边之外不期望的线虫向第一位置移动。作为替代,一种或多种排斥/阻止期望的线虫的调节剂化合物可放置在第一位置的周边,以阻止周边之内期望的线虫离开,或从第一位置的周边内部逃逸。在后一实例中,本发明的方法可以与将期望的线虫本身施加至第一位置配合使用。
[0313] 在本发明这方面的一实施方案中第一位置为植物(包括,例如,植物局部如根)。在另一实施方案中,第一位置为昆虫群。也考虑其中第一位置为在植物上的昆虫群的实施方案。其它适合的第一位置包括土壤(例如,邻近于植物根)、沙、壤土(loam)、人工培养底物、泥(peat)、和青苔(moss)。
[0314] 当第一位置位于植物时,期望的线虫为对植物有益的那些,不期望的线虫为对植物有害的那些。当第一位置位于昆虫害虫(例如,对植物有害的昆虫)时,期望的线虫为对昆虫有害的的那些,不期望的线虫为对昆虫有益的的那些。当第一位置位于有益的昆虫群(例如,植物-益虫)时,期望的线虫为对昆虫有益的那些,不期望的线虫为对昆虫有害的那些。
[0315] 根据本发明这方面和所有方面的对植物有害的线虫包括感染植物本身的那些、以及感染对植物有益的昆虫的那些。根据本发明感染植物和/或感染植物-益虫的线虫包括爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica),Meloidogyne floridensis,南方根结线虫(Meloidogyne incognita),北方根结线虫(Meloidogyne hapla),Steinernema riobrave,Steinernema diaprepesi,小卷蛾斯氏线虫(Steinernema carpocapse),夜蛾斯氏线虫(Steinernema feltiae),格氏斯氏线虫(Steinernema glaseri),嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis  bacteriophora),齐兰迪亚异小杆线虫(Heterorhabditis zealandica),和Heterorhabditis floridensis。
[0316] 根据本发明这方面和所有方面的植物-有益的线虫包括感染植物寄生昆虫的那些和/或植物寄生的线虫类。根据本发明感染植物昆虫的线虫和/或植物寄生的线虫包括Steinernema riobrave,Steinernema diaprepesi,小卷蛾斯氏线虫(Steinernema carpocapse),夜蛾斯氏线虫(Steinernema feltiae),格氏斯氏线虫(Steinernema glaseri),嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis bacteriophora),齐兰迪亚异小杆线虫(Heterorhabditis zealandica)和Heterorhabditis floridensis。
[0317] 对昆虫有害的线虫线虫,即,昆虫致病性线虫,为感染昆虫的那些。在一些实施方案中,昆虫致病性线虫感染植物-寄生昆虫。在其它实施方案中,昆虫致病性线虫感染植物-益虫。根据本发明感染植物-寄生昆虫的昆虫致病性线虫包括Steinernema riobrave,Steinernema diaprepesi,小卷蛾斯氏线虫(Steinernema carpocapse),夜蛾斯氏线虫(Steinernema feltiae),格氏斯氏线虫(Steinernema glaseri),嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis  bacteriophora),齐兰迪亚异小杆线虫(Heterorhabditis zealandica),和Heterorhabditis floridensis.根据本发明感染植物-益虫的昆虫致病性线虫包括Steinernema riobrave,Steinernema diaprepesi,小卷蛾斯氏线虫
(Steinernema carpocapse),夜蛾斯氏线虫(Steinernema feltiae),格氏斯氏线虫(Steinernema glaseri),嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis bacteriophora),齐兰迪亚异小杆线虫(Heterorhabditis zealandica),和Heterorhabditis floridensis。
[0318] 涉及的植物根据本发明这方面和所有方面的适合的植物,非限制性地包括,双子叶植物和单子叶植物。更特别地,有用的作物植物可非限制性地包括,苜蓿,大米,小麦,大麦,黑麦,棉花,向日葵,花生,玉米,马铃薯,甘薯,豆,青豆,蜡豆,利马豆,豌豆,菊苣,莴苣,苦苣,甘蓝,抱子甘蓝,甜菜,糖用甜菜(sugar beet),欧洲防(parsnip),芜菁,花椰菜,西兰花,芜菁,萝卜,菠菜,洋葱,大蒜,茄子,胡椒,芹菜,胡萝卜,南瓜果(squash),南瓜(pumpkin),西葫芦,黄瓜,苹果,梨,瓜,柑橘,草莓,葡萄,树莓,菠萝,大豆,烟草,番茄,高梁,和甘蔗。适合的观赏植物的实例非限制性地包括,鼠耳芥(Arabidopsis thaliana),非洲堇,碧冬茄,天竺葵,猩猩木,菊花,香石竹,和百日草。
[0319] 涉及的昆虫根据本发明这方面和所有方面的适合的植物-寄生昆虫非限制性地包括,欧洲玉米螟(European corn borer),甜菜夜蛾(beet armyworm),粉纹夜蛾(cabbage looper),谷实夜蛾(corn ear worm),草地贪夜蛾(fall armyworm),小菜蛾(diamondback moth),白菜根蝇(cabbage root maggot),葱蝇(onion maggot),种蝇(seed corn maggot),瓜野螟(pickleworm),胡椒实蝇(pepper maggot),和番茄蠹蛾(tomato pinworm)。欧洲玉米螟为主要的玉米(马齿型玉米和甜玉米)害虫而且以200种以上植物物种为食物,包括嫩菜豆,蜡豆,利马豆,大豆,胡椒,马铃薯,番茄,和许多杂草物种。损害多种蔬菜作物的其它昆虫幼虫喂养的害虫非限制性地包括,甜菜夜蛾,粉纹夜蛾,谷实夜蛾,草地贪夜蛾,小菜蛾,白菜根蝇,葱蝇,种蝇,瓜野螟(甜瓜野螟),胡椒实蝇,和番茄蠹蛾。总体而言,该类昆虫害虫代表对于全世界蔬菜生产的经济上最重要的害虫类。
[0320] 根据本发明这方面和所有方面的接触可通过各种对技术人员显而易见的步骤进行。适合的应用方法包括高压或低压喷雾、浸渍、雾化、发泡(foaming)、成雾(fogging)、涂覆、和包上外壳(encrusting)。其它适合的应用步骤可由本领域的技术人员想象。
[0321] 本发明的调节剂化合物可单独或以含其它物质的混合物形式施用于第一和/或第二位置。作为替代,本发明的调节剂化合物可与施用的其它物质在不同的时间分开施用。适合的其它物质包括有效量的其它农业或园艺用的化学药品,如除草剂(例如,草甘膦),杀昆虫剂(当抗有害昆虫使用时),杀线虫剂(当抗不期望的线虫使用时),灭螺剂,杀细菌剂,杀螨剂,杀真菌剂,和/或植物生长调节剂
[0322] 在至少一个实施方案中,接触包括直接施用于植物。全植物或植物局部非限制性地包括,叶、茎、根、繁殖体(例如,插枝(cuttings))、果实(fruit)等,可与一种或多种调节剂化合物接触。接触也可间接实施,通过例如施用于土壤或其它植物底物(substrates)。将一种或多种调节剂化合物施用于植物可以约0.1至10,000g/ha调节剂化合物的速度进行。优选地,以约10至1,000g/ha调节剂化合物的速度执行施用于植物。
[0323] 本发明的第四方面涉及治疗或预防植物寄生虫感染的方法。该方法包括:(i)在有效治疗或预防寄生虫感染植物的条件下使植物与一种或多种调节剂化合物接触,或者(ii)在有效治疗或预防寄生虫感染植物的条件下使第二位置与一种或多种分离的调节剂化合物接触,其中植物和第二位置有间距以允许所述第二位置的接触对寄生虫感染植物有作用。在本发明这方面,寄生虫为线虫或昆虫,且一种或多种分离的调节剂化合物选自ascr#1;ascr#2;ascr#3;ascr#7;ascr#8;ascr#9;ascr#10;ascr#11;ascr#16;ascr#18;ascr#20;
ascr#22;icas#9;oscr#10;ascr#9和ascr#10的组合;ascr#9和ascr#16的组合;ascr#9和ascr#18的组合;ascr#9和ascr#20的组合;ascr#9和ascr#22的组合;ascr#2、ascr#3、ascr#
8和icas#9的组合;ascr#9、ascr#3、ascr#8和icas#9的组合;ascr#9和oscr#10的组合;和ascr#9、oscr#10和ascr#11的组合。
[0324] 根据本发明这方面的治疗和/或预防寄生虫感染包括降低已经存在于植物之中的感染的程度以及预防在第一位置出现感染。当寄生虫为线虫时,治疗和/或预防包括使用一种或多种影响线虫寄生虫本身的调节剂化合物,和/或使用一种或多种影响对线虫寄生虫有害的线虫的调节剂化合物。当寄生虫为昆虫时,治疗和/或预防包括使用一种或多种影响对昆虫寄生虫有害的线虫的调节剂化合物
[0325] 这将对技术人员是显而易见的,上述使第一和/或第二位置与一种或多种调节剂化合物接触的各种实施方案在本文中也是相关的,在本发明这方面第一位置为受试对象植物。
[0326] 在本发明这方面的至少一个实施方案中,寄生虫为线虫。根据本发明这方面适合的线虫寄生虫包括爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica),Meloidogyne floridensis,南方根结线虫(Meloidogyne incognita),和北方根结线虫(Meloidogyne hapla)。对线虫寄生虫有害的适合的线虫包括Steinernema riobrave,Steinernema diaprepesi,小卷蛾斯氏线虫(Steinernema carpocapse),夜蛾斯氏线虫(Steinernema feltiae),格氏斯氏线虫(Steinernema glaseri),嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis bacteriophora),齐兰迪亚异小杆线虫(Heterorhabditis zealandica),和Heterorhabditis floridensis。
[0327] 在本发明这方面的至少一个实施方案中,寄生虫为昆虫。根据本发明这方面的适合的昆虫包括以上确定的植物-寄生昆虫。根据本发明这方面的适合的昆虫致病性线虫包括Steinernema riobrave,Steinernema diaprepesi,小卷蛾斯氏线虫(Steinernema carpocapse),夜蛾斯氏线虫(Steinernema feltiae),格氏斯氏线虫(Steinernema glaseri),嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis bacteriophora),齐兰迪亚异小杆线虫(Heterorhabditis zealandica),和Heterorhabditis floridensis。
[0328] 根据本发明这方面的适合的植物包括以上确定的那些。
[0329] 本发明还可参考下列实施例来说明。实施例
[0330] 以下实施例旨在举例说明,但决不旨在限定所附权利要求陈述的本发明的范围。
[0331] 实施例1—分析仪器和步骤
[0332] 核磁共振(NMR)记录在Varian INOVA600NMR上(1H使用600MHz,13C使用151MHz)。NMR-光谱采用Varian VNMR和MestreLabs MestReC软件包进行处理。其它由核磁共振光谱获得的位图的处理使在用Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009)中描述的Adobe 
Photoshop CS3进行,其在此全文引入作为参考。采用装有二极管阵列检测器和与Quattro II分光计(Micromass/Waters)连接的Agilent1100系列HPLC系统进行高效液体色谱-质谱(HPLC-MS)。数据采集和处理由MassLynx软件控制。采用Teledyne ISCO CombiFlash系统进行急骤层析。
[0333] 实施例2—C.elegans菌株和一般培养法
[0334] 除非另有说明,所有菌株保持在NGM琼脂板上在20℃,其中NGM琼脂板用Bacto琼脂(BD Biosciences)制成并接种过夜培养的OP50细菌。C.elegans变种N2Bristol和来自him-5(e1490)的雄性菌株CB1490用于吸引生物测定和自动化的跟踪仪实验。在减数分裂期间him-5(e1490)突变体通过不分离X染色体分离(segregates)XO型雄体后代(Hodgkin等,Genetics91:67-94(1979),在此全文引入作为参考)。转基因菌株PS6025qrIs2[sra-9::
mCasp1],在ASK神经元中受sra-9启动子的影响表达哺乳动物的半胱天冬酶(Tokumitsu Wakabayashi,Iwate University赠予),用于ASK神经元的基因切除(genetic ablation)。
使用的其它菌株如下:CB4856,C.elegans  Hawaii isolate(Hodgkin&Doniach,
Genetics146:149-64(1997),在此全文引入作为参考);RC301,C.elegans Freiburg isolate(de Bono&Bargmann,Cell94:679-89(1998);Hodgkin&Doniach,Genetics146:149-
64(1997),在此全文引入作为参考);DA609npr-1(ad609);CX4148npr-1(ky13)(de Bono&Bargmann,Cell94:679-89(1998),在此全文引入作为参考);CX9740C.elegans(N2);
kyEx2144[ncs-1::GFP](Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考);
N2;Ex(gcy-28::dp::mec-4D)(Shinkai等,J.Neurosci.31:3007-15(2011),在此全文引入作为参考);CX10981kyEx2866[“ASK::GCaMP2.2b”sra-9::GCaMP2.2b SL2GFP,ofm-1::GFP](ASK imaging linE);CX11073kyEx2916[“AIA::GCaMP2.2b”T01A4.1::GCaMP2.2b SL2GFP,ofm-1::GFP](AIA imaging linE)(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考);DR476daf-22(m130)(Golden&Riddle,Mol.Gen.Genet.198:534-36(1985),在此全文引入作为参考);和daf-22(ok693)(Butcher等,PNAS106:1875-79(2009),在此全文引入作为参考)。
[0335] 实施例3—C.elegans代谢物命名
[0336] 所有新鉴定的蛔苷以四个字母“SMID”(SMID:Small Molecule IDentifiers)命名,例如,“icas#3”或“ascr#10”。SMID数据库,在此全文引入作为参考,是一种由与Paul Sternberg和WormBase合作的在Boyce Thompson Institute的Frank Schroeder和Lukas Mueller维护的电子资源。该数据库目录新鉴定的源自C.elegans及其它线虫的C.elegans小分子,为鉴定了的小分子分配独一无二的四字母SMID,包括一列在文献中使用的各化合物的其它名字和缩写。
[0337] 实施例4—代谢物提取物的制备
[0338] 按照先前描述于Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009)(在此全文引入作为参考)中的方法制备代谢物提取物,其改进如下。
[0339] 来自三个10cm NGM板的蠕虫(N2或daf-22)用M9培养基洗涤,变成100mLS-培养基预培养物,让它们在其中在旋转摇瓶机上于22℃生长5天。在第1和3天加入作为食物的由1L细菌培养物获得的浓缩的大肠杆菌OP50(在LB培养基中生长了16小时)。随后,将预培养物平均分配到四个装有400mL S-培养基的1L锥形烧瓶中,S-培养基的合并体积为425mL,然后让其在旋转摇瓶机上于22℃再生长10天。从第1至9天每天加入作为食物的由1L细菌培养物获得的浓缩OP50。随后,将培养物离心并将上清液培养基和蠕虫沉淀(pellet)分别冻干。冻干物用95%乙醇(250mL,2次)于室温提取12小时。将所得到的黄色悬浮液过滤。然后将滤液于室温在真空中蒸干,产生培养基和蠕虫沉淀(pellet)代谢物提取物。
[0340] 实施例5—色谱分离
[0341] 将由两种培养物得到的培养基代谢物提取物吸附到6g十八烷基官能化的硅胶上并干装入空白的25g RediSep Rf样品装载筒内。然后将吸附物通过反相RediSep Rf GOLD30g HPLC18柱采用水-甲醇溶剂系统分级。溶剂从100%水开始持续4分钟,之后线性增加甲醇含量,在42分钟时最高至100%甲醇,持续直至55分钟。将由该分级产生的八个级分在真空中蒸干。残余物通过HPLC-MS和二维核磁共振(2D-NMR)光谱进行分析。
[0342] 实施例6—质谱分析
[0343] 将由色谱分级获得的蠕虫培养基提取物或代谢物级分再悬浮于1.5ml甲醇中并在2,000g下离心5分钟。将上清液进行HPLC-MS分析。用Agilent Eclipse XDB-C18柱(9.4×
250mm,5μm粒径)进行HPLC。采用0.1%乙酸-乙腈溶剂梯度,从5%的乙腈含量开始持续5分钟,在40分钟的时间内将其增加到100%。采用电喷射电离以阴离子或阳离子模式进行质谱。
[0344] 实施例7—C.elegans纯培养(Axenic Cultures)和生物合成研究
[0345] 以胆固醇(5mg/l)代替谷甾醇和核苷-5-磷酸酯,采用C.elegans维持培养基(CeMM,Lu&Goetsch,Nematologica39:303-11(1993)(在此全文引入作为参考),按照Nass&Hamza,Curr.Protoc.Toxicol.31:1.9.1-1.9.18(2007)(在此全文引入作为参考)的描述建立C.elegans(N2,Bristol)的体外纯培养。在21天之后,将培养物离心。将所得到的上清液培养基和蠕虫沉淀(pellet)分别冻干。将冻干的蠕虫沉淀(1.2-2.0mG)用2ml甲醇提取,过滤,然后在真空中浓缩。冻干的蠕虫培养基用乙酸乙酯-甲醇(95:5,100mL,两次)提取,过滤,然后在真空中浓缩。残余物以150μl甲醇收纳并通过高效液相色谱-电喷射电离串联-质谱(HPLC-ESI-MS)研究。为了应用实验,用得自剑桥同位素实验室(Cambridge Isotope Laboratories)的9.2mg L-[2,4,5,6,7-D5]-色氨酸补充50ml CeMM培养基。
[0346] 实施例8—点吸引检测
[0347] 按照先前报道的方法(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)进行点吸引检测(spot attraction assays)。对于两种C.elegans两性体和雄性,每天在第四幼虫期(L4)收获50-60只蠕虫并按性别于20℃分开储存过夜,以在随后的几天年轻的成虫使用。对于竞争实验,采用两种条件:在含10%乙醇的水中的120nM ascr#3和10nM icas#3(条件1),或12μM ascr#3和1μM icas#3(条件2)。将等分试样于-20℃储存在20μL管内。在水中的10%乙醇用作对照。
[0348] 实施例9象限趋化性检测
[0349] 在10cm四象限陪替氏平皿(petri plates)上评价对非吲哚和吲哚两种蛔苷的趋化性(Wicks等,Dev.Biol.221:295-307(2000),在此全文引入作为参考)。各象限通过塑料隔片与相邻的象限分开(附图1B)。相反的象限对填充含不同浓度的吲哚蛔苷或非吲哚蛔苷的线虫生长培养基(NGM)琼脂。将动物在S-基础缓冲液中轻轻地洗涤,以交替象限置于含蛔苷的四象限板的中心,并在15分钟和30分钟之后评分(scored)。趋化性指数计算如下:(蛔苷象限上的动物数减缓冲液象限上的动物数)/(总动物数)。
[0350] 实施例10—运动参数的测量
[0351] 采用自动化蠕虫-跟踪系统测量反转频率和速度(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)。
[0352] 实施例11—群聚检测
[0353] 蠕虫的群聚行为采用de Bono&Bargmann,Cell94:679-89(1998)中报道的检测方法进行测量,在此全文引入作为参考。群聚检测在标准NGM板上进行。通过在将它们倾倒到板上之前将吲哚蛔苷原液加入到NGM培养基中制备含吲哚蛔苷的板。将这些板于室温干燥2至3天。对照板进行类似地处理,除了将乙醇溶液代替icas溶液加入到板中外,相应的引入的量通过icas溶液计算。对于所有的条件板中的最终乙醇浓度低于0.1%。在干燥之后,将对照板和含吲哚蛔苷的板均用微量吸移管以150μl大肠杆菌OP50的过夜培养物接种,并让其于室温干燥2天。
[0354] 对于“低蠕虫密度”实验,将20只蠕虫放在菌苔(lawn)上并于20℃放置3小时。对于“高蠕虫密度”实验,将大约120只蠕虫放在细菌菌苔(lawn)上并于20℃放置3小时。以与两个或更多高于它们体长50%的动物接触的动物数对群聚行为进行定量。
[0355] 实施例12—成像和分析
[0356] 在ASK(kyEx2866)和AIA(kyEx2916)(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)中表达基因编码的Ca2+感受器的转基因线用于钙成像。将年轻的成虫或蠕虫成虫插入“嗅觉芯片”微流控设备中(Chronis等,Nat.Methods4:727-31(2007),在此全文引入作为参考)。以S-基础缓冲液(不含胆固醇)进行icas#3的稀释。由于icas#3的原液含有少量的乙醇,将等量的乙醇加入到该S-基础对照流中。
[0357] 采用装有Andor照相机的Zeiss显微镜进行成像。图象获取的曝光时间为300毫秒。在ASK神经元成像之前,由于ASK对蓝光本身有响应将蠕虫暴露于蓝光3分钟。此步骤为神经元适应用于Ca2+测量的蓝光所必需。采用定做的Matlab手稿(scripts)对影片进行分析。选择在暴露于缓冲液或icas#3之后立即出现的荧光的第一峰作为计算暴露于缓冲液或icas#
3的荧光的平均变化。然后从在输送icas#3/缓冲液前5秒期间(相当于附图2D中5至10秒区域)的平均荧光中减去此值的最大量。
[0358] 实施例13—统计分析
[0359] 采用Welch氏校正的非配对t检验:(i)用于比较吲哚蛔苷上的两性体和雄性的吸引(*:p<0.01,**:p<0.001,***:p<0.0001)(附图1C-1D,3A,3D,4A,5A,和6C);(ii)比较未切除和ASK切除的系之间的反转(*:p<0.01,**:p<0.001)(附图7A-B);(iii)比较野生型蠕虫对ASK和AIA的基因切除的系以及ASI和RMG神经元切除的吸引(***:p<0.0001)(附图2B);和(iv)比较对缓冲液和icas#3的G-CaMP荧光变化(**:p<0.001)(附图2E)。采用单因素ANOVA之后采用Dunnett氏事后检验:(i)用于比较各菌株的象限趋化性指数(*:p<0.05,**:p<0.01)(附图1E和3B-C);(ii)用于比较含吲哚蛔苷的板上独居、群居蠕虫和Cel-daf-22的群聚(*:p<0.05,**:p<0.01)(附图5C,6A-B,和8A-C);(iii)比较含吲哚蛔苷的板上蠕虫被停止的期间(*:p<0.05,**:p<0.01)(附图8D);和(iv)比较含吲哚蛔苷的板上的速度和反转频率(*:p<
0.05,**:p<0.01)(附图6D-E)。所有误差条指示均值标准误差(S.E.M)。
[0360] 实施例14—在100fM下在一个L4蠕虫体积中icas#3分子数的计算
[0361] 采用方程式(1)计算在100fM(飞摩尔)下在一个L4蠕虫体积中icas#3的分子数:
[0362] n=VYA*c*NA (1)
[0363] 其中:
[0364] VYA=C.elegans年轻的成虫的体积(Knight等,Evol.Dev.4:16-27(2002),在此全文引入作为参考)
[0365] c=浓度(100fM)
[0366] NA=阿伏加德罗数
[0367] 在这种情况下,VYA=3*106μm3=3*10-9L和c=10fM=10-14M.求出n,n=VYA*c*NA=3*10-9L*10-14mol*L-1*6.022*1023mol-1=18分子。因此,在10fM的icas#3浓度下有18个含在一个琼脂的蠕虫体积中将icas#3分子。
[0368] 实施例15—化学合成
[0369] 用于生物学检测和作为HPLC-MS标准品的吲哚蛔苷icas#1,icas#7,icas#3,和icas#9样品通过化学合成制备。详细的合成的步骤和NMR-光谱数据在实施例16-21中描述。
[0370] 实施例16—蛔苷ascr#9的合成
[0371]
[0372] 为了制备ascr#9,将(R)-己-5-烯-2-醇2(32mg,0.32mmol)(按照Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009)中的描述制备,在此全文引入作为参考,采用关于ascr#6的合成描述的条件)与三氯乙酰亚胺1(trichloroacetimide1)(150mg,0.3mmol,Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009),在此全文引入作为参考)偶联。将所得糖苷3(92mg,0.21mmol)溶解于丙酮(2ml)并用2ml的1M的高锰酸溶液处理。在30分钟之后,将反应混合物倒入冰冷过的饱和氯化钠水溶液(5ml)、乙酸(0.1ml)、和二氯甲烷(DCM)(5ml)的混合物中。分离有机相并将水相用两份5ml-的DCM萃取。合并的有机萃取液经硫酸钠干燥,蒸干,并再溶解于0.5M含水的氢氧化锂(2ml)和二噁烷(6ml)的混合物中。将混合物于70 C搅拌3小时,然后冷却至23 C并用0.2M盐酸水溶液酸化。将混合物蒸干并通过Combiflash柱色谱采用甲醇-DCM溶剂梯度洗脱纯化,产生15.6mg(0.063mmol)的稠油状的纯ascr#9。
[0373] 在甲醇-d4中获得ascr#9的1H(600MHz)和13C(126MHz)NMR光谱数据。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm.偶合常数以赫兹[Hz]给出。1H NMR(600MHz,CD3OD):δ4.65(s,1H),3.84(m,1H),3.72(m,1H),3.61(dq,1H,J=9.4Hz,J=6.1Hz),3.51(ddd,1H,J=11.2Hz,J=9.5Hz,J=4.5Hz),2.43(m,2H),1.95(dt,1H,J=13.1Hz,J=3.5Hz),1.71-1.87(m,3H),1.22(d,3H,J=6.1Hz),1.15(d,3H,J=6.1Hz)ppm;13C NMR(126MHz,
CD3OD):δ174.5,97.3;71.5,71.4,69.9,68.4,36.0,33.5,31,3,19.1,18.1ppm;ESI-MS(m/z):[M-H]247.2。
[0374] 实施例17—蛔苷ascr#10的合成
[0375]
[0376] 为了制备ascr#10,将搅拌过ascr#3(3.2mg,10.6μmol,Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009),在此全文引入作为参考)在10ml乙醇中的溶液用活性碳载钯(10%Pd,1个大气压的H2压力)于23 C氢化18小时。完成之后,将反应物蒸干。残余物在二氧化硅短垫上采用1:8(v/v)甲醇和DCM的混合物过滤,产生3.0mg(9.9μmol)的纯ascr#10。
[0377] 在甲醇-d4中获得ascr#10的1H(600MHz)和13C(126MHz)NMR光谱数据。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm.偶合常数以赫兹[Hz]给出。1H NMR(600MHz,CD3OD):δ4.64(s,1H),3.78(m,1H),3.71(m,1H),3.63(dq,1H,J=9.3Hz,J=6.2Hz),3.51(ddd,1H,J=11.2Hz,J=9.3Hz,J=4.6Hz),2.27(t,2H,J=7.4Hz),1.94(dt,1H,J=13.0Hz,J=3.7Hz),1.77(ddd,1H,J=13.3Hz,J=11.5Hz,J=3.0Hz),1.61(m,2H),1.56(m,1H),1.46(m,
1H),1.32-1.38(m,6H),1.21(d,3H,J=6.2Hz),1.12(d,3H,J=6.1Hz)ppm;13C NMR(126MHz,CD3OD):δ177.7,97.3,72.3,71.0,69.8,68.1,38.1,38.2,35.7,34.9,30.0,26.5,26.0,
19.0,18.0ppm;ESI-MS(m/z):[M-H]303.2。
[0378] 实施例18—吲哚羧基蛔苷icas#1的合成
[0379]
[0380] 为了制备icas#1,首先将ascr#1转变为相应的甲基酯。ascr#1(10mg,0.036mmol),按照Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009)的报道制备,在此全文引入作为参考,将其溶解于甲苯(1mL)和甲醇(1mL)的混合物中。向该混合物中,加入四甲基硅烷重氮甲烷(TMS-重氮甲烷)(2M在己烷中的溶液,50μL,0.1mmol)。于23 C搅拌20分钟之后,通过添加乙酸(40L)破坏过量的TMS-重氮甲烷并在真空中除去溶剂,产生稠油状的ascr#1的甲基酯(10.3mg,0.035mmol)。
[0381] 下一步,制备吲哚-3-羰基氯化物的溶液。将充分搅拌的吲哚-3-羧酸(67.7mg,0.42mmol)在含有少量二甲基甲酰胺(DMF)(20μL)的无水DCM(2ml)中的悬浮液用乙二酰氯(0.84mmol,107mg,72L)于0 C处理。在添加到乙二酰氯之后,将混合物于23 C搅拌20分钟,产生透明的、略微黄色的溶液。将该溶液在0.1托下在真空中蒸干以确保除去过量的乙二酰氯,随后再溶解于2ml的无水DCM中。
[0382] 将ascr#1甲基酯(10.3mg,0.035mmol)的样品溶解于1ml的无水DCM中,向其中加入二异丙基乙基胺(129mg,1mmol)。将所得溶液安装上有效的搅拌棒并冷却至-20 C。随后,在10分钟的时间内在强烈搅拌下滴加吲哚-3-羧酸氯化物的溶液。将充分搅拌的反应逐渐温热至7 C,在此温度下加入冰冷的饱和碳酸氢钠水溶液(2ml)。让该两相混合物温热至20 C,并用乙酸乙酯萃取三次。将合并的乙酸乙酯萃取液在真空中蒸发并采用0-10%在DCM中的甲醇在硅胶上进行柱色谱。
[0383] 将含有ascr#1甲基酯的双-2,4-O-(-吲哚-3-羰基)-衍生物合并,蒸干,并用3ml0.5M氢氧化锂水溶液和7ml二噁烷的混合物于67C处理3小时。随后,将反应混合物冷却至23 C,通过添加0.2M盐酸水溶液中和,并在真空中蒸干。将残余物通过Agilent Eclipse XDBC-18柱(25cm×9.4mm,5μm粒径)的HPLC纯化。乙腈和0.1%含水的乙酸用作溶剂,乙腈的百分比从0分钟时的15%增加至30分钟时的85%。将含有icas#1的级分蒸发,产生5.8mg(0.014mmol)的蜡样白色固体的目标化合物。
[0384] 采用甲醇-d4获得icas#1的1H(600MHz)、13C(126MHz)、和HMBC NMR光谱数据,并显示于下面的表1中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm.偶合常数以赫兹[Hz]给出;*:可互换。
[0385] 表1.icas#1的NMR光谱数据
[0386]位置 δ13C[ppm] δ1H[ppm] 1H-1H-偶合常数
1 177.6    
2 35.1 2.35 J2,3=7.4
3 26.6* 1.45-1.70  
4 26.2* 1.45-1.70  
5 38.1 1.45-1.70  
6 72.7 3.86  
7 19.4 1.17 J6,7=6.1
1′ 97.7 4.75  
2′ 69.6 3.79  
3′ 33.5 2.01(ax) J3′ax,3′eq=13.0,J3′ax,4′=11.4,J2′,3′ax=2.9
    2.21(eq) J2′,3′eq=3.2,J3′eq,4′=4.7
4′ 70.6 5.12 J4′,5′=9.6
5′ 68.8 4.05 J5′,6′=6.3
6′ 18.3 1.24  
2′′ 133.5 7.97  
3′′ 108.4    
3′′-COO 166.5    
3a′′ 127.3    
[0387]4′′ 121.9 8.02 J4′′,5′′=7.2
5′′ 122.7 7.16  
6′′ 123.8 7.29  
7′′ 113.1 7.44 J6′′,7′′=7.9
7a′′ 138.2    
[0388] 实施例19—吲哚羧基蛔苷icas#3的合成
[0389]
[0390] 为了制备icas#3,首先将ascr#3转变为相应的甲基酯。ascr#3(5.2m g,0.017mmol),按照Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009)的报道制备,在此全文引入作为参考,将其溶解于甲苯(1mL)和甲醇(1mL)的混合物中。向该混合物中,加入TMS-重氮甲烷(2M在己烷中的溶液,25μL,0.05mmol)。于23 C搅拌20分钟之后,通过添加乙酸(30μL)破坏过量的TMS-重氮甲烷并在真空中除去溶剂,产生稠油状的ascr#3的甲基酯(5.3mg,
0.017mmol)。
[0391] 按照实施例18中对于制备icas#1的描述使ascr#3甲基酯(10.3mg,0.035mmol)的样品与吲哚碳酰氯起反应,所有试剂使用按比例较少的量。反应产物粗品的纯化采用实施例18中描述的条件通过HPLC纯化,产生无色油状的icas#3(2.3mg,5.2μmol)。
[0392] 采用甲醇-d4获得icas#3的1H(600MHz)、13C(126MHz)、和HMBC NMR光谱数据,并显示于下面的表2中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm.偶合常数以赫兹[Hz]给出。
[0393] 表2.icas#3的NMR光谱数据
[0394]
[0395]
[0396] 实施例20—吲哚羧基蛔苷icas#7的合成
[0397]
[0398] 按照实施例18中由ascr#1制备icas#1的描述,icas#7(120μG)的标准样品由ascr#7(0.5mg,Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009),在此全文引入作为参考)获得。
[0399] 采用甲醇-d4获得icas#7的1H(600MHz)NMR光谱数据,并显示于下面的表3中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm.偶合常数以赫兹[Hz]给出。
[0400] 表3.icas#7的NMR光谱数据
[0401]位置 1H[ppm] 1H-1H-偶合常数
2 5.84 J2,3=15.3
3 6.99 J3,4=6.8
4 2.40  
  2.33  
5 1.70  
  1.65  
6 3.91  
7 1.18 J6,7=6.1
1′ 4.75  
2′ 3.80  
3′ 2.03(ax) J3′ax,3′eq=13.0,J3′ax,4′=11.4,J2′,3′ax=2.9
  2.21(eq) J2′,3′eq=3.2,J3′eq,4′=4.7
4′ 5.12 J4′,5′=9.6
[0402]5′ 4.07 J5′,6′=6.3
6′ 1.24  
2′′ 7.97  
4′′ 8.04 J4′′,5′′=7.5
5′′ 7.15  
6′′ 7.16  
7′′ 7.43 J6′′,7′′=7.9
[0403] 实施例21—吲哚羧基蛔苷icas#9的合成
[0404]
[0405] 按照实施例18中由ascr#1制备icas#1的描述,icas#9由ascr#9获得。NMR-光谱数据与公开的数据一致(Butcher等,Org.Lett.11:3100-03(2009),在此全文引入作为参考)。
[0406] 实施例22—通过比较代谢产物组学进行吲哚蛔苷icas#3的鉴定
[0407] 目前已知的C.elegans中的所有小分子信息素由长链脂肪酸通过daf-22(一种与人固醇载体蛋白SCPx同源性强的蛋白)的过氧化物酶体β-氧化获得(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Butcher等,PNAS106:1875-79(2009),在此全文引入作为参考)。有人怀疑假定的聚集信息素可由相同的途径获得,暗示daf-22突变体将不生产它们。那样的话,野生型代谢产物组(metabolome)与由daf-22突变体蠕虫获得的光谱比较将揭示关于吸引或群聚信号的候选化合物。
[0408] 在先前的研究中,基于核磁共振光谱学的技术被称为核磁共振光谱的差示分析(“DANS”)用于比较野生型代谢产物组与daf-22突变体蠕虫(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009),在此全文引入作为参考)。该比较导致ascr#6-8的鉴定,其中ascr#8是雄性吸引信号的主成分(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009),在此全文引入作为参考)。基于具有改进信噪比的核磁共振光谱,进行野生型和daf-22-突变体较详细的比较,揭示了野生型代谢产物组中daf-22蠕虫不产生的几种含吲哚的化合物(附图9B-C)。该证实的daf-22在信息素生物合成中的作用(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Butcher等,PNAS106:1875-
79(2009);Golden&Riddle,Mol.Gen.Genet.198:534-36(1985),在此全文引入作为参考)表明这些吲哚衍生物可代表先前未被认识的信号分子族。
[0409] 为了弄清楚daf-22依赖性吲哚衍生物的结构和生物学作用,通过野生型代谢产物组的核磁共振光谱学引导的分级继续进行这些吲哚衍生物的鉴定。反相色谱产生八个代谢物级分,通过二维核磁共振光谱学对其进行分析。核磁共振光谱显示在两个级分中存在daf-22-依赖性吲哚衍生物,选择其进行NMR-光谱和质谱研究。这些分析表明最丰富的daf-22-依赖性吲哚衍生物由与带有9-碳不饱和侧链的蛔糖连接的吲哚-羧基单元组成,在已知的ascr#3中发现的相同(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)(参见实施例18-19,附图10-13中的NMR和MS数据)。基于其与已知的ascr#3的结构关系,此新鉴定的代谢物命名为吲哚羧基蛔苷“icas#3”(附图9E)。
[0410] 实施例23—Icas#3是较大族的色氨酸-衍生的小分子的一部分
[0411] 对其它通过DANS检测的daf-22-依赖性吲哚化合物进行了研究以确定它们是否也代表吲哚蛔苷。为了此研究使用了质谱(MS)方法,因为icas#3的质谱分析揭示了特有的MS裂解方式(吲哚-3-羧基部分的丢失,附图12),这使能筛选相关的化合物。
[0412] 对具有类似碎裂特性的化合物的MS筛选表明icas#3是较大系列的吲哚蛔苷,特征是具有五至九个碳的侧链(附图9D-E)。该族吲哚蛔苷最丰富的组分是icas#3、icas#9、和icas#10,伴随有较少量的icas#1和icas#7(附图9E)。所有这些化合物都代表新代谢产物,除icas#9以外,其已经被报道具有中度诱导休眠期的活性,且在已知的休眠期信息素之中是独一无二的产生钟形的响应曲线(Butcher等,Org.Lett.11:3100-03(2009),在此全文引入作为参考)。
[0413] 还检测到两种新非吲哚蛔苷:ascr#9,其特征是饱和的5-碳侧链,和ascr#10,其特征是饱和的9-碳侧链,代表已知的ascr#3的饱和类似物(附图9F)。
[0414] MS分析进一步揭示吲哚蛔苷的定量分布明显不同于相应的非吲哚蛔苷,表明吲哚单元的引入受到强烈调节。最丰富的吲哚蛔苷,icas#3,伴随有10至40倍大量的相应的非吲哚蛔苷,ascr#3;而icas#9比相应的ascr#9更丰富(附图9G)。
[0415] 为了确定吲哚蛔苷的生物合成来源和排除它们由大肠杆菌(E.coli)食物源产生的可能性,采用化学上定义的CeMM培养基建立C.elegans的体外纯培养(无菌的)(Lu&Goetsch,Nematologica39:303-11(1993);Nass&Hamza,Curr.Protoc.Toxicol.31:1.9.1-1.9.18(2007),在此全文引入作为参考)。纯培养的HPLC-MS分析揭示存在icas#1、icas#3、icas#9、和icas#10,因而表明吲哚蛔苷由C.elegans产生,而没有饮食细菌的参与。在纯培养基中使用L-[2,4,5,6,7-D5]-色氨酸和L-色氨酸1:1的混合物导致产生[D5]-icas#1、[D5]-icas#3、[D5]-icas#9、和[D5]-icas#10,与等量的未标记的化合物一起(附图13)。总之,这些生化研究证实了吲哚蛔苷中的吲哚-3-羧基部分的色氨酸来源并表明这些化合物是受强烈调节的生物合成途径的产物。
[0416] 实施例24—吲哚蛔苷强烈吸引两性体
[0417] 吲哚-3-羧基部分加入到蛔苷下代表明显的结构变化。此化学差别可能表示这些化合物的信号功能不同于它们的非吲哚同源物的信号功能。
[0418] 对三个合成的不同侧链长的吲哚蛔苷,icas#1、icas#3和icas#9,在点吸引检测中进行试验以证实小分子的社会功能(Pungaliya等,NAS106:7708-13(2009);Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)(附图1A)。所有三个试验过的吲哚蛔苷,icas#1、icas#3和icas#9,在高浓度下都既吸引雄性又吸引两性体(附图1C)。在较宽的浓度的范围试验最丰富的吲哚蛔苷,icas#3,显示在低浓度下,icas#3对两性体具有强烈的吸引力,而雄性不再被吸引(附图1D)。类似地,两性体被低浓度的icas#9强烈吸引,但雄性不被强烈吸引(附图5A)。
[0419] 采用象限趋化性生物测定对两性体吸引到icas#3进行了研究,这在Macosko等,Nature458:1171-75(2009);Wicks等,Dev.Biol.221:295-307(2000)中报道过,在此全文引入作为参考(附图1B)。与点吸引检测(其测量对每一点化合物源的吸引)相反,象限趋化性检测测量具有定义明确的化合物浓度的板部分上两性体的群聚(Macosko等,Nature458:1171-75(2009);Wicks等,Dev.Biol.221:295-307(2000),在此全文引入作为参考)。发现,低到1pM icas#3的浓度导致对两性体的强烈的吸引(附图1E),在存在和不存在食物的两种情况下均如此(附图5B)。
[0420] 因此icas#3的生物学作用不同于相应的非吲哚蛔苷ascr#3,其强烈吸引雄性但排斥两性体(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)。本发明中的结果显示仅仅通过将吲哚-3-羧基附于蛔糖的4-位上,强烈吸引雄性的ascr#3转变为主要吸引两性体的信号。蠕虫产生ascr#3和icas#3的量的差别对应于它们的相对功效:吸引雄性的ascr#3(其具有比icas#3低得多的效能),以比非常有效的两性体诱引剂icas#3高得多的浓度产生(附图9G)。
[0421] 实施例25—独居和群居的野生型两性体被吸引到icas#3,但不被吸引到非吲哚蛔苷
[0422] 点吸引检测和象限趋化性检测得到的结果表明两性体被强烈吸引到吲哚蛔苷,表明这些化合物调节C.elegans群聚行为。C.elegans在其觅食行为方面表现出天然的差别,一些菌株(例如,普通实验室菌株N2)单个分散于细菌菌苔上,而大多数野生型菌株(例如,RC301和CB4856(Hawaii))聚集和集聚在细菌最丰富的地方(de Bono&Bargmann,Cell94:679-89(1998);Hodgkin&Doniach,Genetics146:149-64(1997),在此全文引入作为参考)。
这些差别被分别称为“独居”和“群居”(de Bono&Bargmann,Cell94:679-89(1998);Rogers等,Nat.Neurosci.6:1178-85(2003),在此全文引入作为参考)。这些在觅食和群聚行为方面的差别与神经肽Y样受体NPR-1的两种不同的等位基因有关(de Bono&Bargmann,Cell94:
679-89(1998);Rogers等,Nat.Neurosci.6:1178-85(2003),在此全文引入作为参考),它们在单一氨基酸位置上有差异:独居的菌株如N2表达NPR-1的高活性变异体(215-缬氨酸),而聚集的菌株如CB4856表达NPR-1的低活性变异体(215-苯丙氨酸)(de Bono&Bargmann,Cell94:679-89(1998);Rogers等,Nat.Neurosci.6:1178-85(2003),在此全文引入作为参考)。功能强烈丢失的突变体npr-1(ad609)和npr-1(ky13),其在N2背景下产生,亦显示高倾向聚集(de Bono&Bargmann,Cell94:679-89(1998);Hodgkin&Doniach,Genetics146:149-
64(1997),在此全文引入作为参考)。
[0423] 先前的研究显示npr-1的功能丧失影响两性体对非吲哚蛔苷的反应(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。尽管表达NPR-1的高活性变异体的野生型(N2)蠕虫被非吲哚蛔苷排斥,但npr-1(ad609)突变体显示被吸引到最丰富的非吲哚蛔苷ascr#2、ascr#3和ascr#5接近生理学的混合物(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。
[0424] 象限趋化性检测和点吸引检测均证实npr-1(ad609)两性体被吸引到ascr#2/3/5混合物;然而,两个试验过的群居野生型菌株(RC301和CB4856)的两性体在任何一个检测中显示不被吸引(附图3A-B)。相反,在象限趋化性和点吸引检测中,群居的野生型菌株(RC301和CB4856)以及npr-1(ad609)两性体均被强烈吸引到icas#3(附图3B-D和5B-C)。这些结果表明icas#3在独居和群居的C.elegans菌株中均起两性体诱引剂的作用。
[0425] 实施例26—飞摩尔浓度的吲哚蛔苷促进C.elegans群聚
[0426] 对恒定背景浓度的吲哚蛔苷如何影响两性体行为进行了试验。采用两种不同的条件:每个5cm板120只蠕虫的“高蠕虫密度”;和每个5cm板20只蠕虫的“低蠕虫密度”,在对icas#3的响应中对独居的N2蠕虫和几种群居的菌株(包括群居的野生型菌株CB4856和两种npr-1功能丧失的突变体)的群聚进行了测量。
[0427] 在低蠕虫密度下,观察到对于独居和群居的两性体在低到10fMicas#3的浓度下群聚均非常强烈增加(附图8A和14E)。在pM icas#3下N2两性体的群聚增加到4-倍,icas#3浓度越高导致群聚越少。类似地,天然存在的群居的菌株CB4856显示钟形的响应曲线,在1pM的icas#3下的最大群聚和较低的群聚与在1nM的icas#3下的对照没有显著的差异(附图8A)。相反,在整个试验的浓度范围内icas#3增加了npr-1(ad609)两性体的群聚,而不会在较高的浓度下降低(附图8A)。在高蠕虫密度下,在icas#3板上观察到N2两性体群聚最高3倍增加(附图8B和14F),而所有三个试验过的群居的菌株的两性体即使在缺少icas#3的情况下都显示几乎完全的群聚,这排除了icas#3的任何其它的促进群聚的的效果(附图8B)。这些结果显示即使在缺少浓度梯度的该化合物的情况下icas#3也增加两性体群聚,以及独居和群居的菌株受到类似的影响。类似地,第二丰富的吲哚蛔苷,icas#9,增加独居和群居的两性体两者的群聚(附图6A)。
[0428] 还研究了icas#3对雄性群聚的影响,其在缺少两性体的情况下通常倾向于群聚(Gems&Riddle,Genetics154:1597-610(2000),在此全文引入作为参考)。发现在icas#3板上him-5雄性的群聚显著增加(附图6B)。
[0429] 这些结果显示即使在缺少浓度梯度的情况下吲哚蛔苷也促进群聚行为,表明对icas#3和icas#9的感觉影响对其它促进群聚(化学或其它)信号或条件的反应。例如,在含外源性icas#3的板上蠕虫分泌其它吲哚蛔苷能促进群聚可观察到的增加。为了研究这种可能性,在群聚检测中对daf-22两性体进行试验。在点吸引和象限趋化性检测中daf-22两性体不产生吲哚蛔苷但对icas#3作出反应,跟N2蠕虫一样强烈(附图3B和5C)。发现在1pM icas#3下daf-22两性体显示出比N2蠕虫较少的群聚,但在10pM icas#3下不群聚(附图8C)。这些结果表明蠕虫分泌其它吲哚蛔苷或其它daf-22依赖性化合物可促进在icas#3板上群聚;不过,其它因素,如低氧水平或与其它蠕虫接触(Rogers等,Curr.Biol.16:649-59(2006);Chang等,Publ.Lib.Sci.Biol.4(9):e274(2006);Chang&Bargmann,PNAS105:7321-
26(2008)),可能更重要。此外,在icas#3板上运动行为的变化能影响群聚水平(Rogers等,Curr.Biol.16:649-59(2006),在此全文引入作为参考)。运用自动化机器-视觉系统跟踪蠕虫移动(Cronin等,BMC Genet.6:5(2005),在此全文引入作为参考),发现诱导群聚浓度的icas#3强烈增加平均停止持续时间并影响其它运动参数(附图6D-E和8D)。蠕虫运动的这些变化,与其它调节群聚因素结合,可促进在icas板上群聚可观察到的增加。
[0430] 实施例27—对icas#3的反应需要感觉神经元ASK和中间神经元AIA
[0431] K型化感器单纤毛感觉神经元(ASK)在调节C.elegans行为中起重要作用。先前的工作表明雄性和两性体对非吲哚蛔苷的行为响应需要ASK神经元(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。ASK感觉神经元通过解剖缝隙结合部与RMG中间神经元连接,已经表明它基于从ASK及其它感觉神经元的输入起中央枢纽调节群聚和相关行为的作用(Macosko等,Nature458:
1171-75(2009);White等,Philos.Trans.R.Soc.London[Biol]314:1-340(1986),在此全文引入作为参考)(附图2A)。
[0432] 为了研究icas#3-调节的两性体吸引和群聚所需要的神经回路,进行试验以确定这些行为是否需要ASK神经元。由于哺乳动物半胱天冬酶在发展神经元中的细胞特异性表达产生的缺少ASK神经元的蠕虫(Tokumitsu Wakabayashi,Iwate University Japan)用于这些试验。切除ASK感觉神经元导致吸引到icas#3接近完全丧失(附图2B)。相反,切除ASI神经元(其象ASK神经元参与休眠期信息素感觉),对两性体中icas#3调节的吸引没有明显的影响(附图2B)。另外,与单独切除ASK比较切除ASI和ASK两种神经元不导致吸引的更显著的丧失,表明感觉icas#3需要ASK感觉神经元(附图2B)。
[0433] 还进行了试验以确定icas#3调节的群聚是否需要ASK神经元。结果表明缺少ASK神经元的两性体对在任何试验浓度下的icas#3没有反应(附图2C)。对在icas#3板上切除ASK的运动分析显示既不增加反转频率也不降低速度,如在野生型蠕虫中所观察到的(附图7A-B)。
[0434] 然后进行试验以确定icas#3调节的行为是否需要RMG中间神经元。采用鉴别干涉对比(DIC)显微镜检查鉴定野生型蠕虫和表达ncs-1::gfp的转基因菌株(Bargmann实验室赠予)中RMG中间神经元的单元位置(Sulston等,Dev.Biol.100:64-119(1983),在此全文引入作为参考)。该转基因表达RMG中间神经元和少量其它感觉神经元中的GFP(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。发现在点吸引检测中切除野生型和ncs-1::gfp两种蠕虫中的RMG中间神经元不影响icas#3响应(附图2B)。这些结果表明:与非吲哚蛔苷的行为影响相反(这既需要ASK感觉神经元又需要RMG中间神经元),来自ASK感觉神经元的icas#3衍生的吸引信号的转导不需要RMG中间神经元(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。
[0435] 鉴于该观测结果,还进行试验以确定对icas#3的反应需要ASK的哪一种中间神经元下游。根据C.elegans的接线图,ASK神经元的主要突触输出为AIA中间神经元(White等,Philos.Trans.R.Soc.London[Biol]314:1-340(1986),在此全文引入作为参考)。表达AIA中间神经元中的MEC-4高活性形式的转基因线(Ishihara实验室,日本,赠予)(Shinkai等,J.Neurosci.31:3007-15(2011),在此全文引入作为参考)用于试验感觉icas#3是否AIA中间神经元。MEC-4、DEG/ENaC钠通道的表达,在C.elegans中产生神经元毒性,从而导致AIA神经元的损失(Harbinder等,PNAS94:13128-33(1997),在此全文引入作为参考)。AIA-不足的蠕虫不显示任何吸引到icas#3,表明icas#3响应需要AIA中间神经元。因此吸引到icas#3所需要的神经回路不同于非吲哚蛔苷。
[0436] 由于行为检测显示ASK和AIA神经元参与感觉icas#3,因此进行试验以确定是否在这些神经元中icas#3激发钙通量。为了测量Ca2+通量,使用在这些神经元中表达基因编码的钙传感器(GCaMP)的转基因线(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。“嗅觉芯片”用于限制蠕虫并当从这些神经元成像时施加icas#3的开和关步骤(Chronis等,Nat.Methods4:727-31(2007),在此全文引入作为参考)。即使当施用1pM至1μM的宽范围的浓度时也未检出ASK神经元中的Ca2+瞬变。然后对AIA中间神经元(其为ASK神经元的主要突触靶标)中的钙反应(White等,Philos.Trans.R.Soc.London[Biol]314:1-340(1986),在此全文引入作为参考)进行监视。结果表明icas#3显著地激发AIA神经元中的G-CaMP荧光增加(附图2D-E),与所报道的以三种非吲哚蛔苷的混合物刺激AIA中间神经元的结果相似(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。这些结果显示对icas的反应需要ASK感觉神经元且这种响应通过AIA中间神经元转导。
[0437] 实施例28—icas#3和ascr#3竞争信号
[0438] 先前的研究显示高诱导休眠期浓度的ascr#3既强烈阻止群居的两性体又强烈阻止独居的两性体(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。为了研究加入ascr#3是否将影响icas#3调节的吸引两性体,在改进的点吸引检测中对含这两种化合物接近12:1(ascr#3:icas#3)的生理学比例的混合物进行试验,其中对N2两性体吸引到三个同心区域A-C评分(附图1A)。结果表明在较低的两个试验浓度下(120fmol ascr#3和10fmol icas#3),ascr#3的存在不干扰icas#3调节的吸引,而较高浓度的ascr#3导致强烈的排斥,即使在按比例增加的icas#3浓度(12pmol ascr#3和1pmo licas#3,附图4A)的存在下。在从区域A的外缘退出之后,许多蠕虫仍然“被截留”在包围中心区域A的圆形区域B中,被区域A内高浓度的icas#3/ascr#3混合物排斥,但被扩散到区域B中的较低浓度的icas#3/ascr#3混合物吸引。这些结果显示在高浓度的生理学icas#3/ascr#3混合物下ascr#3的排斥影响占优势,而在较低的浓度下icas#3的吸引占主导地位。
[0439] 实施例1-28的讨论
[0440] 吲哚蛔苷为第一C.elegans信息素,显示强烈吸引野生型两性体和促进群聚。吲哚蛔苷符合聚集信息素的广义定义:它们吸引和/或阻止同种个体到不分性别释放的区域(EDWARD O.WILSON,SOCIOBIOLOGY:THE NEW SYNTHESIS(The Belknap Press of Harvard University,Cambridge,Mass.,25th Anniv.ed.2000);Shorey,Annu.Rev.Entomol.18:349-80(1973);Wertheim等,Annu.Rev.Entomol.50:321-46(2005),在此全文引入作为参考)。在促进这些行为中,吲哚蛔苷在低(飞摩尔)的浓度下具有活性,其中浓度低到使得蠕虫的行为的响应必须由感觉仅仅少数分子产生。例如,在10fM的icas#3浓度下,仅有约20个含在与两性体成虫的长度和直径相称的缸中的icas#3分子。假设它们具有高比活性,那么吲哚蛔苷具有比非吲哚蛔苷低得多的丰度是合理的。
[0441] 吲哚蛔苷强烈吸引的性质表明这些化合物用来吸引同种个体到期望的环境如食物源。然而,由竞争实验得到的结果表明两性体被icas#3的吸引可被高浓度的ascr#3(其对两性体是排斥的)抵消(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)。竞争实验进一步显示在低浓度的icas#3和ascr#3的生理学混合物下,icas#3的吸引性质占主导地位,而在高浓度的相同混合物下,ascr#3的排斥变成占优势(附图4A)。这些研究结果表明在高种群密度的诱导休眠期的条件下,相关的高浓度ascr#3促进分散(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考),而低种群密度和相应地较低浓度的ascr#3导致被icas#3调节的吸引。因此,icas和ascr可代表调节种群密度和群聚水平的相反刺激。从而,种群密度、食物可利用性、及其它环境因素可作为控制回路的一部分影响ascr和icas的生物合成的相对速率。
[0442] 即使在缺少浓度梯度的情况下吲哚蛔苷也影响群聚行为:极低背景浓度(fM-pM)的icas#3和icas#9强烈增加两性体(和雄性)群聚的倾向。该研究结果表明icas#3和icas#9的感觉增加对促进群聚(化学或其它)信号或条件的敏感性,如由板上蠕虫分泌的icas的额外量。
[0443] 已知C.elegans的群聚依赖于不同类的遗传因素和环境条件,包括食物可利用性和氧浓度,表明存在集成不同来源的输入的神经回路(de Bono&Bargmann,Cell94:679-89(1998);Cheung等,Curr.Biol.15:905-17(2005);Coates&de Bono,Nature419:925-29(2002);de Bono等,Nature419:899-903(2002);Gray等,Nature430:317-22(2004),在此全文引入作为参考)。源于几种不同感觉神经元的群聚和吸引信号,包括氧-感觉URX-神经元和ascr-感觉ASK神经元,最近已经被证明集中于RMG中间神经元,有人提出其充当协调这些行为的中央枢纽(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。RMG中间神经元是神经肽-Y受体同系物NPR-1的作用的中央部位,这区分开独居的菌株(高NPR-1活性)与群居的菌株(低NPR-1活性)(de Bono&Bargmann,Cell94:679-89(1998);Rogers等,Nat.Neurosci.6:1178-85(2003),在此全文引入作为参考)。在群居的npr-1(lF)突变体两性体中,氧-感觉URX神经元促进在细菌菌苔的边缘群聚,而独居的N2两性体对氧梯度没有反应。类似地,ascr的排斥依赖于NPR-1,因为独居的两性体被ascr排斥,而群居的npr-1(lF)两性体表现大大减少的排斥或弱的吸引(Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。
[0444] 相反,icas#3被证明在群居的和独居的菌株中均促进两性体吸引和群聚。icas#3吸引独居的N2以及群居的npr-1(lF)两性体并增加在独居的菌株N2、群居野生型菌株RC301和CB4856(Hawaii)中的两性体群聚,其中野生型菌株RC301和CB4856携带低活性的NPR-1变异体、和两个试验过的npr-1零等位基因。icas#3调节的吸引和群聚不被高NPR-1活性降低的发现表明这些icas#3调节的行为依赖不同于控制对其它类型的刺激(如低氧水平)反应的群聚的信号途径。这得到如下观察结果的支持:缺少RMG中间神经元(协调经NPR-1的其它群聚反应)的两性体,还能被吸引到icas#3。此外,icas#3调节的群聚与NPR-1-依赖性群聚行为的区别在于在icas#3板上蠕虫的群聚更加动态且不局限于氧有限的细菌菌苔的边缘。蠕虫速度在诱导最大群聚()的icas#3浓度(1-10pM,附图6D)下没有显著地降低,且icas#3调节的群聚与比在群聚的NPR-1突变体蠕虫中发现的丛生(平均丛尺寸6-16只蠕虫)较少的丛生(平均丛尺寸3-5只蠕虫)有关(Rogers等,Curr.Biol.16:649-59(2006),在此全文引入作为参考)。这些观察结果显示icas#3调节的群聚在表型上不同于由NPR-1和RMG中间神经元控制的群聚行为。
[0445] icas#3调节的吸引和群聚被证明依赖ASK神经元,与由ascr引起的两性体排斥和雄性吸引相似(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考),证实在C.elegans中这对感觉神经元知觉不同类型信息素的中心作用(附图2A-E)。另外,icas#3反应被证明依赖AIA中间神经元且不需要RMG中间神经元。因此,似乎感觉神经元ASK参与知觉两种不同类型的信息素,ascr’s和icas’,而且这些信号通过两种不同的神经生理学途径转导,作为集成结构上不同排列的信息素信号的复合神经和基因回路的一部分。
[0446] 钙瞬变现象已经根据对非吲哚蛔苷有反应的化感器感觉神经元记录;不过,所报道的G-CaMP荧光变化相对小(大约20%)(Macosko等,Nature458:1171-75(2009);Kim等,Science326:994-98(2009),在此全文引入作为参考)。最近有报道非吲哚蛔苷ascr#5不激发ASI感觉神经元中的钙瞬变,尽管ASI神经元起ascr#5的感受器作用和表达ascr#5-受体srg-36和srg-37(McGrath等,Nature477:321-25(2011),在此全文引入作为参考)。类似地,在对宽范围浓度的icas#3有反应的ASK神经元中的未检出显著的Ca2+瞬变。或许在该神经元中任何icas#3激发的Ca2+信号都比非吲哚蛔苷更弱,因为icas#3在极低浓度下(飞摩尔至低皮摩尔)具有活性。另外,在icas#3发信号中可能涉及其它神经元,假使ASK神经元为许多其它感觉神经元的后突触(White等,Philos.Trans.R.Soc.London[Biol]314:1-340(1986),在此全文引入作为参考)。特别地,如本文中所示,在AIA中间神经元中icas#3激发G-CaMP荧光的显著变化,其为ASK感觉神经元的主要突解后靶标(附图2D-E)。
[0447] 作为群聚信号的吲哚蛔苷的鉴定揭示在C.elegans中群居信号的意想不到的复杂性。本发明中的结果表明蛔糖-衍生的小分子(icas和ascr)在C.elegans中至少充当三个不同的功能:休眠期诱导,雄性吸引,和两性体群居的信号(附图4B)。先前的研究已经显示ascr’s通常具有一种以上的功能。例如,ascr#3在休眠期信号和雄性吸引中起显著的作用(Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007);Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)。本发明中的结果证实蛔糖-衍生的小分子的特定的结构变异体与特定的功能有关(附图4C)。将吲哚羧基加入ascr’s改变信号性质使得吲哚改性的化合物可具有与未改性的化合物非常不同的信号作用:icas#3强烈吸引两性体和促进群聚,而ascr#3排斥两性体和吸引雄性。本发明中还证明,除结构变化之外,不同的信号功能与不同的浓度窗口有关:在休眠期形成需要高纳摩尔浓度的ascr时,低纳摩尔至高皮摩尔浓度的ascr促进雄性吸引;皮摩尔至飞摩尔浓度的icas促进两性体吸引和群聚(附图4B)。
[0448] C.elegans中的群居信号因此似乎以小分子的模块化语言为基础,其由几种结构不同的结构单元组合装配而获得(附图4C)。这些结构单元的不同组合提供不同的、偶而交叉的、信号功能。相对丰富的具有相同侧链的ascr和icas的结果(附图9G)表明不同结构单元的集成受到小心的控制。在生物化学上,该结构单元由三种基本代谢途径获得:碳水化合物代谢、过氧化物酶脂肪酸β-氧化、和氨基酸代谢。这些结构的观察结果增加了经小分子的群居信号从机体的整体代谢状态转导输入的可能性。食物可利用性和营养含量与其它环境因素结合可控制ascr和icas生物合成途径以产生有区别地调节群聚、伙伴吸引和发育定时的特定信息素混合物。模块化的化学语言的膨胀词汇将使得不同线虫在同种中以及在种间发出信号是可能的,但是否C.elegans之外的线虫物种依赖蛔糖型小分子进行化学通讯还未知。从几种其它线虫物种中已经鉴定出蛔糖的脂质-衍生糖苷(Bartley等,J.Nat.Prod.59:921-26(1996),在此全文引入作为参考),这可能表明线虫可具有产生ascr-或icas样化合物的能力。
[0449] 作为吸引和群聚信号的吲哚蛔苷的鉴定已经证实C.elegans群聚行为依赖由同种个体产生的专用化学信号而不仅仅是对特定环境条件的共同偏爱。C.elegans群居的信号因此似乎明显更高度地进化,而非先前的怀疑。
[0450] 实施例29—分析仪器
[0451] 核磁共振光谱记录在Varian INOVA600(1H使用600MHz,13C使用151MHz),INOVA500(1H使用500MHz,13C使用125MHz),或INOVA400(1H使用400MHz,13C使用100MHz)分光计上。核磁共振光谱采用Varian VNMR、MestreLabs MestReC和Mnova软件包进行处理。
[0452] 采用装是二极管阵列检测器和与Quattro II质谱分光计(Micromass/Waters)的Agilent1100系列HPLC系统进行低分辩率HPLC-MS和HPLC-MS/MS。采用LTQ Orbitrap Velos混合傅里叶变换(FT)质谱分光计进行高分辨率的MS/MS(Thermo Scientific,Cornell University Life Sciences Core Laboratories Center)。采用与Xevo G2QTof质谱分光计连接的装有Waters Acquity UPLC HSS C-18柱(2.1×100mm,1.8μm粒径)的Waters nanoACQUITY UPLC系统进行高分辨率的HPLC-MS。MassLynx软件用于MS数据采集和处理。
[0453] 采用Teledyne ISCO CombiFlash系统进行急骤柱层析。采用与Teledyne ISCO Foxy200级分收集器偶联的装有Agilent Eclipse XDB-C18柱(9.4×250mm,5μm粒径)的Agilent1100系列HPLC进行HPLC分级。
[0454] 实施例30—C.elegans菌株和一般培养法
[0455] 将C.elegans变种Bristol,菌株N2(野生型),acox-1(ok2257),dhs28(hj8),maoc-1(hj13),maoc-1(ok2645),daf-22(m130),daf-22(ok693),F58F9.7(tm4033),C48B4.1(ok2619),F59F4.1(ok2119),和F08A8.3(tm5192)保持在20℃在NGM琼脂板上,其中NGM琼脂板用Bacto琼脂(BD Biosciences)制成并接种过夜培养的大肠杆菌OP50。
[0456] 实施例31—代谢物提取物的制备
[0457] 将来自四个10cm NGM板的野生型(N2,Bristol)或acox-1(ok2257)、maoc-1(hj13)、dhs-28(hj8)和daf-22(ok693)突变体蠕虫用M9-培养基洗涤变成100mL S-培养基预培养物,其中让它们在旋转摇瓶机上在220转/分(rpm)下于22℃生长四天。第1和3天加入作为食物的由1L细菌培养物获得的浓缩大肠杆菌OP50。随后,在第4天将每种预培养物等分放入四个500mL装有100mL的S-培养基的锥形烧瓶中。将这些培养物中的两份标记非饥饿(NS),让其在旋转摇瓶机上于22℃生长5天,并自第1天至第4天每天供给由500mL的细菌培养物获得的浓缩的OP50。将每组中剩下的两种培养物标记饥饿(S),在第1天以由500mL的细菌培养物获得的浓缩的OP50供给一次,并让其在不供给食物的情况下在旋转摇瓶机上于22℃再生长9天。随后,对于NS在第5天收获培养物,对于S在第10天收获培养物,并离心。将得到的上清液培养基和蠕虫沉淀分别在干冰-丙酮软泥上冷冻并冻干。将由上清液冻干的物料用150mL的95%乙醇于室温提取16小时。用研钵和杵将蠕虫沉淀与~2g粒状NaCl一起碾碎,并用100mL的100%乙醇于室温提取16小时。将所得到的悬浮液过滤。将滤液于室温在真空中蒸干,产生培养基代谢物(蠕虫“排泌组”)提取物和蠕虫沉淀(pellet)代谢物提取物。
[0458] 实施例32—以daf-22(m130)进行的蛔苷摄食实验
[0459] 用daf22(m130)突变体进行蛔苷摄食实验,其中daf-22(m130)突变体对由于加入的蛔苷引起的生长缺陷的敏感性比daf-22(ok693)突变体差。对daf-22(m130)的HPLC-MS分析显示了与daf-22(ok693)相似的蛔苷特性,明显地完全缺乏链长低于12碳的短链蛔苷。让daf-22(m130)非饥饿的培养按照实施例31中的描述生长,但每个培养物加入5μM的ascr#3或1:1的ascr#10和oscr#10混合物,在分离(splitting)预培养物之后在第1天加入。
[0460] 实施例33—样品制备
[0461] 将培养基或蠕虫沉淀(pellet)代谢物提取物再悬浮于~15mL甲醇中并离心。然后收集上清液,在真空中于室温浓缩,再悬浮于1mL甲醇中并离心。将30μL所得提取物直接注入用于LC-MS/MS分析。
[0462] 实施例34—质谱分析
[0463] 采用10:1分流(split)使用与Quattro II质谱仪连接的装有Eclipse XDB-C18柱(9.4×250mm,5μm粒径)的Agilent1100系列HPLC系统进行低分辨率HPLC-MS/MS分析。采用0.1%乙酸-乙腈溶剂梯度洗脱,流速为3.6ml/min,从5%的乙腈含量开始持续5分钟,在40分钟的时间内提高到100%。分别采用3.5kV的毛细管电压和-40V和+20V的锥电压(cone voltage)以负离子和正离子模式,通过HPLC-ESI-MS对代谢物提取物进行分析。在2.1mtorr和30eV下采用氩气作为碰撞气体对m/z=73.0的前体离子(负离子模式)和130.0的中性丢失(阳离子模式)进行HPLC-MS/MS筛选。还通过采用LTQ Orbitrap的高分辨率的MS/MS分析蛔苷碎片。为了证实新化合物的元素成分,还通过采用Xevo G2QTof的高分辨率的HPLC-MS分析了突变体代谢产物组样品和级分。
[0464] 实施例35—蛔苷oscr#9的合成
[0465] 蛔苷oscr#9按照下面的流程图2所示制备。
[0466] 流程图2
[0467]
[0468]
[0469] 为了制备3,将2,4-二-O-苯甲酰基-蛔糖-1-(2,2,2-三氯乙酰亚胺)(1,132mg,263μmol,Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007),在此全文引入作为参考)和甲基5-羟基戊酸酯(2,125mg,950μmol,Huckstep等,Synthesis10:881-82(1982),在此全文引入作为参考)在无水DCM(3ml)中的溶液用三甲基甲硅烷氧三氟甲磺酸盐(5μl)于0℃处理。3小时之后,将溶液用饱和NaHCO3水溶液(0.5ml)洗涤,经Na2SO4干燥,和在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在己烷中的20-40%乙酸乙酯梯度洗脱,得到无色油状的5-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)戊酸甲酯(3)(66.8mg,142μmol,1
47%)。H NMR(400MHz,丙酮-d6):δ(ppm)1.28(d,J=6.2Hz,3H),1.67-1.80(m,4H),2.23(m,
1H),2.40(t,J=6.9Hz,2H),2.48(m,1H),3.58(m,1H),3.64(s,3H),3.83(m,1H),4.13(dq,J=
9.8Hz,J=6.0Hz,1H),4.87(s.br,1H),5.15(ddd,J=11.0Hz,J=10.4Hz,J=4.5Hz,1H),5.18(s.br,1H),7.50-7.60(m,4H),7.62-7.72(m,2H),8.05(d,J=7.5Hz,2H),8.11(d,J=7.5Hz,
13
2H); C NMR(100MHz,丙酮-d6):δ(ppm)18.3,22.5,29.6,30.4,34.0,51.5,67.5,67.9,
71.4,71.5,97.0,129.4,129.5,130.3,130.4,131.0,131.0,134.1,134.2,165.9,166.0,
174.0。参见附图15A-B。
[0470] 为了制备oscr#9,将3(66.8mg,142μmol)在无水THF(0.5ml)中的溶液加入到LiOH(28mg,1.4mmol)和水(0.6ml)在1,4-二噁烷(4ml)中的混合物中。于66℃搅拌2小时之后,溶液用冰醋酸酸化并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用含有1%乙酸的在DCM中的5-30%甲醇梯度洗脱,得到无色油状的5-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)戊酸酸(oscr#9)(26mg,105μmol,74%)。1H NMR(400MHz,甲醇-d4):δ(ppm)1.22(d,J=6.0Hz,3H),1.58-1.72(m,4H),1.77(ddd,J=13.1Hz,J=11.1Hz,J=3.2Hz,1H),1.95(ddt,J=13.1Hz,J=3.7Hz,J=0.9Hz,1H),2.33(t,J=7.2Hz,2H),3.43(dt,J=9.6Hz,J=6.0Hz,
1H)3.47-3.59(m,2H),3.71(dt,J=9.8Hz,J=6.2Hz,1H),3.77(m,1H),4.50(s,1H);13C NMR(100MHz,甲醇-d4):δ(ppm)18.1,23.0,30.1,34.7,36.0,67.9,68.3,69.4,70.9,100.4,
177.5。参见附图16A-B。
[0471] 实施例36—蛔苷oscr#10的合成
[0472] 蛔苷oscr#10按照下面的流程图3所示制备。
[0473] 流程图3
[0474]
[0475] 为了制备5,将2,4-二-O-苯甲酰基-蛔糖-1-(2,2,2-三氯乙酰亚胺)(1,132mg,263μmol,Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007),在此全文引入作为参考)和甲基9-羟基壬酸酯(4,112.8mg,600μmol,Kai等,Tetrahedron64:6760-69(2008),在此全文引入作为参考)在无水DCM(3ml)中的溶液用三甲基甲硅烷氧三氟甲磺酸盐(5μl)于0℃处理。3小时之后,将溶液用饱和NaHCO3水溶液(0.5ml)洗涤,经Na2SO4干燥,和在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在己烷中的20-40%乙酸乙酯梯度洗脱,得到无色油状的9-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬酸甲酯(5)(99.3mg,190μmol,72%)。1H NMR(400MHz,丙酮-d6):δ(ppm)1.28(d,J=6.2Hz,3H),1.30-1.40(m,6H),1.40-
1.49(m,2H),1.56-1.72(m,2H),2.22(ddd,J=13.6Hz,J=11.5Hz,J=3.2Hz,1H),2.30(t,J=
7.5Hz,2H),2.46(m,1H),3.55(dt,J=9.8Hz,J=6.5Hz,1H),3.60(s,3H),3.81(dt,J=9.6Hz,J=6.6Hz,1H),4.13(dq,J=9.7Hz,J=6.2Hz,1H),4.86(s.br,1H),5.15(ddd,J=11.4Hz,J=
9.8Hz,J=4.6Hz,1H),5.18(m,1H),7.50-7.60(m,4H),7.63-7.71(m,2H),8.04(m,2H),8.11(m,2H);13C NMR(100MHz,丙酮-d6):δ(ppm)18.3,25.6,26.8,29.7,29.9,30.0,30.2,30.4,
34.4,51.4,67.4,68.2,71.4,71.5,97.0,129.4,129.5,130.2,130.3,130.9,131.0,134.1,
134.2,165.9,165.9,174.3。参见附图17A-B。
[0476] 为了制备ascr#10,将5(99.3mg,190μmol)在THF(500μl)中的溶液加入到LiOH(38mg,1.9mmol)和水(800μl)在5ml1,4-二噁烷(5ml)中的混合物中。于66℃搅拌3小时之后,溶液用乙酸酸化并在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用含有1%冰醋酸的在DCM中的5-30%甲醇梯度洗脱,得到无色油状的9-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬酸(oscr#10)(49mg,161μmol,85%)。1H NMR(400MHz,甲醇-d4):δ(ppm)1.22(d,J=6.1Hz,3H),1.32-1.43(m,8H),1.56-1.63(m,4H),1.77(ddd,J=13.1Hz,J=11.1Hz,J=
3.2Hz,1H),1.96(ddt,J=13.1Hz,J=3.7Hz,J=0.9Hz,1H),2.28(t,J=7.4Hz,2H),3.41(dt,J=
9.6Hz,J=6.2Hz,1H)3.49-3.59(m,2H),3.68(dt,J=9.8Hz,J=5.5Hz,1H),3.76(m,1H),4.49(s,1H);13C NMR(100MHz,甲醇-d4):δ(ppm)17.3,25.2,26.4,28.0,29.3,29.5,29.6,30.5,
34.1,61.1,67.4,68.5,69.9,99.4,176.8。参见附图18A-B。
[0477] 实施例37—蛔苷bhas#10的合成
[0478] 蛔苷bhas#10按照下面的流程图4所示制备。
[0479] 流程图4
[0480]
[0481]
[0482] 为了制备9,将6(366mg,1.91mmol,Guan&Greenberg,J.Am.Chem.Soc.131:15225-31(2009),在此全文引入作为参考)和7(104mg,380μmol,Evans&Andrews,
Angew.Chem.Int.Ed.47:5426-29(2008),在此全文引入作为参考)在无水DCM(10ml)中的溶液用在DCM(0.5ml)中的1,4-苯醌(4mg,38μmol)处理并搅拌10分钟。加入在DCM(0.5ml)中的Grubbs第二代催化剂(16mg,19μmol)。将所得混合物在40℃下搅拌。20小时之后,将混合物在一小层的二氧化硅上过滤并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用0-20%在己烷中的乙酸乙酯梯度洗脱得到期望的产物8和6的同型二聚体的混合物。混合物不经进一步的纯化;相反,将粗混合物(160mG)溶解于乙醇(2ml)中,用Pd/C(15mg,10%,w/w)处理、和氢化40小时。将所得混合物过滤,在真空中浓缩,并通过急骤柱层析在硅胶上纯化,采用10-
30%在己烷中的乙酸乙酯梯度洗脱,得到无色油状的(8R)-羟基-(3R)-叔丁基二甲基甲硅烷基氧基壬酸乙酯(9)(48mg,144μmol,经两步的产率38%)。1H NMR(500MHz,氯仿-d1):δ(ppm)0.03(s,3H),0.06(s,3H),0.86(s,9H),1.19(d,J=6.2Hz,3H),1.26(t,J=7.2Hz,3H),
1.29-1.47(m,6H),1.47-1.53(m,2H),2.40(dd,J=14.6Hz,J=5.7Hz,1H),2.44(dd,J=
14.6Hz,J=7.0Hz,1H),3.75-3.83(m,1H),4.09-4.15(m,3H)。参见附图19。
[0483] 为了制备10,将2,4-二-邻-苯甲酰基-蛔糖-1-(2,2,2-三氯乙酰亚胺)(1,62mg,120μmol,Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007),在此全文引入作为参考)在无水DCM(2ml)中的溶液于10℃用9(47mg,141μmol)和三甲基甲硅烷氧三氟甲磺酸盐(10μl)处理。3.5小时之后,将溶液用饱和NaHCO3水溶液(0.5ml)洗涤,经Na2SO4干燥,和在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在己烷中的10-40%乙酸乙酯梯度洗脱,得到无色油状的乙基(8R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基壬酸酯(10)(4.0mg,7.2μmol,6%)。1H NMR(400MHz,氯仿-d1):δ(ppm)1.19(d,J=6.1Hz,3H),1.27(t,J=7.2Hz,3H),1.28(d,J=6.4Hz,3H),1.33-1.72(m,8H),2.20(ddd,J=14.3Hz,J=11.6Hz,J=3.2Hz,1H),2.42(dd,J=16.5Hz,J=9.0Hz,1H),2.38-2.45(m,1H),2.52(dd,J=16.5Hz,J=
3.0Hz,1H),3.00(d,J=3.9Hz,1H),3.80-3.89(m,1H),3.98-4.07(m,1H),4.11(dq,J=9.7Hz,J=6.1Hz,1H),4.17(q,J=7.2Hz,2H),4.95(s.br,1H),5.12-5.22(m,2H),7.43-7.50(m,4H),
7.55-7.62(m,2H),8.05(d,J=7.5Hz,2H),8.11(d,J=7.5Hz,2H)。参见附图20。
[0484] 为了制备bhas#10,将10(4mg,7.2μmol)在THF(150μl)的溶液用在水(100μl)中的LiOH(7mg,290μl)和1,4-二噁烷(250ml)于67℃处理5小时。将反应混合物用乙酸(100μl)酸化,在真空中浓缩,用甲醇(2ml)处理,并在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用用含0.5%冰醋酸的在DCM中的5-25%甲醇梯度洗脱,得到无色油状的(8R)-(3′R,5′R-二羟基-
6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基壬酸(bhas#10)(1.5mg,4.7μmol,65%)。
[0485] 采用甲醇-d4获得bhas#10的1H(600MHz)、13C(151MHz)、和HMBC NMR光谱数据,并显示于下面的表4中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm。参见附图21A-D。
[0486] 表4.bhas#10的NMR光谱数据
[0487]
[0488]
[0489] 实施例38—蛔苷bhas#22的合成
[0490] 蛔苷bhas#22按照下面的流程图5所示制备。
[0491] 流程图5
[0492]
[0493]
[0494] 为了制备12,将2,4-二-邻-苯甲酰基-蛔糖-1-(2,2,2-三氯乙酰亚胺)(1,132mg,263μmol,Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007),在此全文引入作为参考)在无水DCM(3ml)中的溶液于0℃用(8R)-羟基壬-1-烯(11,85.2mg,600μmol,Ferrie等,Synlett18:
2891-93(2007),在此全文引入作为参考)和三甲基甲硅烷氧三氟甲磺酸盐(5μl)处理。3小时之后,将溶液用饱和NaHCO3水溶液(0.5ml)洗涤,经Na2SO4干燥,和在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在己烷中的10-30%乙酸乙酯梯度洗脱,得到无色油状的(8R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬-1-烯(12)(71.0mg,148μmol,56%)。1H NMR(400MHz,丙酮-d6):δ(ppm)1.20(d,J=6.1Hz,3H),1.27(d,J=6.3Hz,3H),
1.33-1.72(m,8H),2.09(m,2H),2.23(ddd,J=13.5Hz,J=11.4Hz,J=3.2Hz,1H),2.47(m,1H),
3.91(m,1H),4.20(dq,J=9.6Hz,J=6.1Hz,1H),4.93(ddt,J=10.2Hz,J=2.2Hz,J=1.3Hz,1H),
5.01(s.br,1H),5.02(ddt,J=17.1,Hz,J=2.2Hz,J=1.6Hz,1H),5.13(m,1H),5.16(ddd,J=
11.3Hz,J=9.8Hz,J=4.6Hz,1H),5.84(ddt,J=17.1Hz,J=10.3Hz,J=6.8Hz,1H),7.50-7.60(m,4H),7.63-7.71(m,2H),8.04(m,2H),8.12(m,2H);13C NMR(100MHz,丙酮-d6):δ(ppm)
18.3,19.5,26.3,29.7,29.7,30.4,34.4,37.8,67.7,71.5,72.1,72.9,94.4,114.8,129.4,
129.5,130.2,130.4,131.0,131.0,134.1,134.2,139.8,165.9,166.0。参见附图22A-B。
[0495] 为了制备13,将12(38mg,80μmol),此和7(65mg,240μmol,Evans&Andrews,Angew.Chem.Int.Ed.47:5426-29(2008),全文引入作为参考)在无水DCM(2ml)中的溶液用在DCM(0.5ml)中1,4-苯醌(1mg,8μmol)处理并搅拌10分钟。加入在DCM(0.5ml)中的Grubbs第二代催化剂(3mg,4μmol)。将所得混合物在40℃下搅拌。20小时之后,将混合物在一小层的二氧化硅上过滤并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用己烷和乙酸乙酯5:1的混合物洗脱,得到无色油状的乙基(12R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-叔丁基二甲基甲硅烷基氧基十三-5-烯酸酯(13)(17.0mg,23μmol,29%)。1H NMR(400MHz,氯仿-d1):δ(ppm)0.03(s,3H),0.06(s,3H),0.86(s,9H),1.19(d,J=
6.2Hz,3H),1.25(t,J=7.1Hz,3H),1.28(d,J=6.3Hz,3H),1.32-1.44(m,4H),1.44-1.52(m,
2H),1.61-1.68(m,2H),1.99-2.06(m,2H),2.17-2.22(m,3H),2.38-2.43(m,3H),3.84(m,
1H),4.06-4.18(m,4H),4.95(s,1H),5.14(s.br,1H),5.18(dt,J=4.2Hz,J=10.6Hz,1H),
5.39(dt,J=15.2Hz,J=6.8Hz,1H),5.47(dt,J=15.2Hz,J=6.3Hz,1H),7.43-7.49(m,4H),
7.56-7.61(m,2H),8.04(d,J=7.4Hz,2H),8.11(d,J=7.2Hz,2H)。参见附图23。
[0496] 为了制备14,将13(14.2mg,18.9μmol)在甲醇(1.5ml)中的溶液用Pd/C处理和氢化24小时。将混合物过滤并在真空中浓缩得到无色油状的乙基(12R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-叔丁基二甲基甲硅烷氧基十三烷酸酯(14)(12.8mg,17.0μmol,90%)。1H NMR(600MHz,氯仿-d1):δ(ppm)0.03(s,3H),0.05(s,3H),
0.86(s,9H),1.19(d,J=6.1Hz,3H),1.25(t,J=7.1Hz,3H),1.28(d,J=6.3Hz,3H),1.29-1.40(m,10H),1.42-1.53(m,4H),1.58-1.68(m,2H),2.21(ddd,J=14.0Hz,J=11.7Hz,J=2.8Hz,
1H),2.37-2.45(m,3H),3.84(m,1H),4.08-4.15(m,4H),4.95(s,1H),5.14(s.br,1H),5.18(dt,J=4.2Hz,J=10.6Hz,1H),7.43-7.49(m,4H),7.56-7.61(m,2H),8.04(d,J=7.4Hz,2H),
8.11(d,J=7.2Hz,2H)。参见附图24。
[0497] 为了制备15,将14(19.5mg,26.8μmol)在乙腈(1ml)中的溶液用40%氢氟酸(10μl)在乙腈(100μl)中的溶液处理。搅拌1小时之后,将溶液用NaHCO(100mG)处理15分钟,经Na2SO4干燥,并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在己烷中的5-80%乙酸乙酯梯度洗脱,得到无色油状的乙基(12R)-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基十三烷酸酯(15)(12.0mg,19.6μmol,73%)。1H NMR(501MHz,氯仿-d1):δ(ppm)1.19(d,J=6.1Hz,3H),1.27(t,J=7.2Hz,3H),1.28(d,J=6.4Hz,3H),1.30-1.55(m,14H),1.60-1.68(m,2H),2.21(ddd,J=13.5Hz,J=11.6Hz,J=3.1Hz,1H),2.38(dd,J=
16.4Hz,J=9.2Hz,1H),2.41(m,1H),2.49(dd,J=16.3Hz,J=3.1Hz,1H),3.84(m,1H),3.99(m,
1H),4.12(dq,J=9.8Hz,J=6.2Hz,1H),4.17(q,J=7.1Hz,2H),4.95(s,1H),5.15(s.br,1H),
5.18(ddd,J=11.2Hz,J=9.9Hz,J=4.5Hz,1H),7.43-7.49(m,4H),7.56-7.61(m,2H),8.04(m,
2H),8.11(m,2H)。参见附图25。
[0498] 为了制备bhas#22,将15(12mg,19.6μmol)在THF(1ml)中的溶液用在水(200μl)中的LiOH(15mG)和1,4-二噁烷(2ml)于67℃处理3小时。将反应混合物用乙酸(100μl)酸化,在真空中浓缩,用甲醇(2ml)处理,并在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用用含0.2%乙酸的在DCM中的5-30%甲醇梯度洗脱,得到无色油状的(12R)-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基十三烷酸(bhas#22)(7.3mg,19.4μmol,99%)。
[0499] 采用甲醇-d4获得bhas#22的1H(600MHz)、13C(151MHz)、和HMBC NMR光谱数据,并显示于下面的表5中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm。参见附图26A-D。
[0500] 表5.bhas#22的NMR光谱数据
[0501]
[0502]
[0503] 实施例39—蛔苷bhos#26的合成
[0504] 蛔苷bhos#26按照下面的流程图6所示制备。
[0505] 流程图6
[0506]
[0507]
[0508] 为了制备17,将2,4-二-邻-苯甲酰基-蛔糖-1-(2,2,2-三氯乙酰亚胺)(1,132mg,263μmol,Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007),在此全文引入作为参考)在无水DCM(3ml)中的溶液于0℃用11-羟基十一-1-烯(16,102mg,600μmol)和三甲基甲硅烷氧三氟甲磺酸盐(5μl)处理。3小时之后,将溶液用饱和NaHCO3水溶液(0.5ml)洗涤,经Na2SO4干燥,和在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在己烷中的10-30%(v/v)乙酸乙酯梯度洗脱,得到无色油状的11-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)十一-1-烯(17)(92.3mg,182μmol,69%)。1H NMR(400MHz,丙酮-d6):δ(ppm)1.28(d,J=
6.2Hz,3H),1.30-1.49(m,11H),1.63-1.72(m,2H),2.03(m,2H),2.22(ddd,J=13.5Hz,J=
11.3Hz,J=3.2Hz,1H),2.46(m,1H),3.55(dt,J=9.7Hz,J=6.5Hz,1H),3.80(dt,J=9.8Hz,J=
6.7Hz,1H),4.13(dq,J=9.8Hz,J=6.3Hz,1H),4.86(s.br,1H),4.90(ddt,J=10.2Hz,J=
2.2Hz,J=1.3Hz,1H),5.98(ddt,J=17.1,Hz,J=2.2Hz,J=1.6Hz,1H),5.15(ddd,J=11.3Hz,J=
9.8Hz,J=4.6Hz,1H),5.18(m,1H),5.80(ddt,J=17.1Hz,J=10.3Hz,J=6.8Hz,1H),7.49-7.59(m,4H),7.62-7.71(m,2H),8.04(m,2H),8.11(m,2H);13C NMR(100MHz,丙酮-d6):δ(ppm)
18.28,26.88,29.67,29.83,30.10,30.16,30.28,34.46,67.43,68.25,71.43,71.53,
97.00,114.66,129.42,129.48,130.23,130.35,130.95,130.96,134.08,134.19,139.78,
165.89,165.91。参见附图27A-B。
[0509] 为了制备18,将17(30.8mg,60μmol),此和7(50mg,180μmol,Evans&Andrews,Angew.Chem.Int.Ed.47:5426-29(2008),在此全文引入作为参考)在无水DCM(2ml)中的溶液用在DCM(0.5ml)中1,4-苯醌(1mg,8μmol)处理并搅拌10分钟。加入在DCM(0.5ml)中的Grubbs第二代催化剂(3mg,4μmol)。将所得混合物在40℃下搅拌。20小时之后,将混合物在一小层的二氧化硅上过滤并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用己烷和乙酸乙酯5:1的混合物洗脱,得到无色油状的乙基15-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-叔丁基二甲基甲硅烷氧基十五-5-烯酸酯(18)(14.2mg,18.9μmol,31%)。1H NMR(400MHz,氯仿-d1):δ(ppm)0.03(s,3H),0.06(s,3H),0.86(s,9H),1.25(t,J=7.2Hz,3H),1.30(d,J=6.2Hz,3H),1.27-1.43(m,12H),1.61-1.68(m,2H),1.95-2.02(m,2H),2.16-2.25(m,2H),2.35-2.46(m,3H),3.50(dt,J=9.6Hz,J=6.5Hz,1H),3.76(dt,J=9.6Hz,J=6.8Hz,1H),4.04-4.18(m,4H),4.82(s,1H),5.18(ddd,J=11.2Hz,J=9.9Hz,J=
4.7Hz,1H),5.21(s.br,1H.),5.37(dt,J=15.2Hz,J=7.0Hz,1H),5.45(dt,J=15.3Hz,J=
6.9Hz,1H),7.43-7.50(m,4H),7.56-7.61(m,2H),8.04(m,2H),8.11(m,2H)。参见附图28。
[0510] 为了制备19,将18(14.2mg,18.9μmol)在甲醇(1.5ml)中的溶液用Pd/C处理(10mg,10%,w/w)和氢化24小时。将混合物过滤并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在己烷中的5-80%乙酸乙酯梯度洗脱,得到无色油状的乙基15-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-叔丁基二甲基甲硅烷氧基十五烷酸酯(19)(12.8mg,17.0μmol,90%)。1H NMR(400MHz,氯仿-d1):δ(ppm)0.03(s,3H),0.06(s,3H),
0.86(s,9H),1.25(t,J=7.2Hz,3H),1.30(d,J=6.2Hz,3H),1.25-1.36(m,14H),1.36-1.42(m,2H),1.45-1.51(m,2H),1.61-1.68(m,2H),2.21(ddd,J=14.3Hz,J=11.4Hz,J=3.2Hz,
1H),2.35-2.46(m,3H),3.50(dt,J=9.6Hz,J=6.5Hz,1H),3.76(dt,J=9.6Hz,J=6.8Hz,1H),
4.04-4.18(m,4H),4.82(s,1H),5.18(ddd,J=11.2Hz,J=9.9Hz,J=4.7Hz,1H),5.20(s.br,
1H.),7.43-7.50(m,4H),7.56-7.61(m,2H),8.04(m,2H),8.11(m,2H)。参见附图29。
[0511] 为了制备20,将19(9.2mg,12.2μmol)在乙腈(2ml)中的溶液用40%氢氟酸(20μl)的溶液处理。搅拌1小时之后,将溶液用NaHCO(100mG)处理15分钟,经Na2SO4干燥,并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在己烷中的5-80%乙酸乙酯梯度洗脱,得到乙基15-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基十五烷酸酯(20)(4.4mg,6.9μmol,57%)。1H NMR(400MHz,氯仿-d1):δ(ppm)1.27(t,J=7.2Hz,3H),
1.30(d,J=6.2Hz,3H),1.25-1.36(m,16H),1.36-1.42(m,2H),1.45-1.51(m,2H),1.61-1.68(m,2H),2.21(ddd,J=14.3Hz,J=11.4Hz,J=3.2Hz,1H),2.39(dd,J=16.4Hz,J=9.0Hz,1H),
2.41(m,1H),2.50(dd,J=16.4Hz,J=3.0Hz,1H),3.50(dt,J=9.6Hz,J=6.5Hz,1H),3.76(dt,J=9.6Hz,J=6.8Hz,1H),3.99(m,1H),4.07(dq,J=10.0Hz,J=6.2Hz,1H),4.17(q,J=7.1Hz,
2H),4.82(s,1H),5.18(ddd,J=11.2Hz,J=9.9Hz,J=4.7Hz,1H),5.20(s.br,1H),7.43-7.50(m,4H),7.56-7.61(m,2H),8.04(m,2H),8.11(m,2H)。参见附图30。
[0512] 为了制备bhos#26,将20(4.4mg,6.9μmol)在THF(1ml)中的溶液用LiOH(5mG)在水(200μl)中的溶液和1,4-二噁烷(2ml)于67℃处理。3小时之后,将溶液用冰醋酸(50μl)酸化并在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用用含0.2%乙酸的在DCM中的5-50%甲醇梯度洗脱,得到15-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)-(3R)-羟基十五烷酸(bhos#26)(2.3mg,5.7μmol,83%)。
[0513] 采用甲醇-d4获得bhos#26的1H(600MHz)、13C(151MHz)、和HMBC NMR光谱数据,并显示于下面的表6中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm。参见附图31A-D。
[0514] 表6.bhos#26的NMR光谱数据
[0515]
[0516] 实施例40—蛔苷icos#10的合成
[0517] 蛔苷icos#10按照下面的流程图7所示制备。
[0518] 流程图7
[0519]
[0520] 为了制备icos#10,将oscr#10(12mg,39.5μmol)在甲醇(1ml)和甲苯(1ml)的混合物中的溶液用在乙醚(23μl,46μmol)中的2.0M TMS-重氮甲烷处理。搅拌30分钟之后,过量的试剂通过添加乙酸(20μl)中止并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在DCM中的5-10%甲醇梯度洗脱,得到无色固体形式的甲基酯(11.3mg,35.5μmol,90%)。
[0521] 将甲基酯在DCM(1ml)中的溶液于-20℃用DIPEA(175μl,1mmol)和吲哚甲酸氯化物处理。吲哚甲酸氯化物通过用DMF(10μl)和SOCl2(72μl,840μmol)于0℃处理在DCM(2ml)中的吲哚-3-羧酸(68mg,420μmol)新鲜制备。反应混合物于室温搅拌20分钟之后,将溶液在真空中浓缩并滴加DCM(2ml)。让溶液达到-7℃然后用饱和NaHCO3水溶液(2ml)中止。水相用DCM(2ml,三次)萃取。合并的有机相经Na2SO4干燥并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在DCM中的5-10%甲醇梯度洗脱,得到吲哚羧酸酯的同分异构混合物(8.4mg,18.2μmol,51%)。将所得吲哚羧酸酯的同分异构混合物溶解于THF(1ml)中并用LiOH(2.8mg,116μmol)在水(0.5ml)和1,4-二噁烷(2ml)中的溶液于67℃处理。搅拌2小时之后,将溶液用乙酸(30μl)酸化并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用含有0.2%乙酸的在DCM中的5-20%甲醇梯度洗脱,得到icos#10异构体的同分异构混合物。HPLC得到9-(5′R-((1H)-吲哚-3-羰基氧基)-3′R-羟基-6′S-甲基-四氢-(2H)-吡喃-2′-基氧基)壬酸(icos#10)(0.6mg,1.3μmol,7%)的纯样品及其异构体(0.3mg,0.67μmol,3.7%)。
[0522] 采用甲醇-d4获得icos#10的1H(600MHz)、13C(151MHz)、和HMBC NMR光谱数据,并显示于下面的表7中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm。参见附图32A-D。
[0523] 表7.icos#10的NMR光谱数据
[0524]
[0525]
[0526] 实施例41—蛔苷hbas#3的合成
[0527] 蛔苷hbas#3按照下面的流程图8所示制备。
[0528] 流程图8
[0529]
[0530] 为了制备22,将4-羟基苯甲酸(21,1.52g,10mmol)在DMF(7ml)中的溶液用DIPEA(5.2ml,30mmol)和叔丁基二甲基甲硅烷基氯化物(3.7g,24.5mmol)处理。12小时之后,通过添加1M H3PO4使混合物pH变为4。混合物用己烷(15ml)萃取两次。有机相用水(15ml)洗涤两次,经Na2SO4干燥,并在真空中浓缩。将残余物(3.7G)溶解于THF(10ml)中,并用水(7ml)和冰醋酸(21ml)处理。搅拌90分钟之后,将混合物加入到冰水中并用乙醚和己烷1:1混合物(v/v)(30ml)萃取两次。有机相用水(30ml)洗涤,经Na2SO4干燥,并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用含有0.2%乙酸的在DCM中的5-20%甲醇梯度洗脱,得到白色固体形式的4-叔丁基二甲基甲硅烷氧基苯甲酸(22,1.42g,5.3mol,53%)。1H NMR(400MHz,氯仿-d1):δ(ppm)0.24(s,6H),0.99(s,9H),6.89(d,J=8.8Hz,2H),8.02(d,J=8.8Hz,2H);13C NMR
(100MHz,氯仿-d1):δ(ppm)-4.22,18.40,25.73,120.08,122.39,132.46,132.46,161.01,
172.23。参见附图33A-B。
[0531] 为了制备hbas#3,将蛔苷#3甲基酯(23,5.7mg,18μmol,Srinivasan等,Pub.Lib.Sci.Biol.10:e1001237(2012),在此全文引入作为参考)在无水DCM(500μl)中的溶液用22(11.0mg,41μmol)、1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC,9.0mg,47μmol)、和4-二甲氨基吡啶(DMAP,6.2mg,51μmol)处理。搅拌48小时之后,将溶液在真空中浓缩并用H2O(500μL)处理。将所得产物用DCM(1ml,三次)萃取,经Na2SO4干燥,并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用在DCM中的0-30%甲醇梯度洗脱;得到4-叔丁基二甲基甲硅烷氧基苯甲酰基-蛔苷#3甲基酯的同分异构混合物(7.3mg,12.9μmol,72%)。
[0532] 为了将芳香的叔丁基二甲基甲硅烷氧基基团(Jiang&Wang,Tetrahedron Lett.44:3859-61(2003),在此全文引入作为参考)脱保护,将在DMF(360μl)中的(4-叔丁基二甲基甲硅烷氧基苯甲酰基)-蛔苷#3甲基酯(6.0mg,10.7μmol)用在H2O(36μl)中的Cs2CO3(1.9mg,5.4μmol)并搅拌3.5小时。将所得产物用DCM(1ml,两次)萃取,经Na2SO4干燥,并在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用在DCM中的0-30%甲醇梯度洗脱;得到4-羟基苯甲酰基-蛔苷#3甲基酯的同分异构混合物(4.5mg,10.0μmol,93%)。为了裂解甲基酯基团,将4-羟基苯甲酰基-蛔苷#3甲基酯(4.5mg,10.0μmol)在THF(100μl)中的混合物用在H2O(30μl)和1,4-二噁烷(500μl)中的LiOH(2.3mG)于67℃处理。2小时之后,通过添加冰醋酸(50μl)中止反应。将溶液在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤柱层析,采用含0.2%乙酸的在DCM中的5-20%甲醇梯度洗脱,得到hbas#3异构体的同分异构混合物(1.2mg,2.8μmol,
28%)。HPLC得到(8R)-(3′R-羟基-5′R-(4-羟基苯甲酰氧基)-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-
2′-基氧基)壬-(2E)-烯酸(hbas#3)(0.6mg,1.4μmol;14%)及其异构体(0.6mg,1.4μmol;
14%)的纯样品。
[0533] 采用甲醇-d4获得hbas#3的1H(600MHz)、13C(151MHz)、和HMBCNMR光谱数据,并显示于下面的表8中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm。参见附图34A-C。
[0534] 表8.hbas#3的NMR光谱数据
[0535]
[0536]
[0537] 实施例42—蛔苷mbas#3的合成
[0538] 蛔苷mbas#3按照下面的流程图9所示制备。
[0539] 流程图9
[0540]
[0541] 为了制备mbas#3,将蛔苷#3甲基酯(23,10mg,31.4μmol,Srinivasan等,Pub.Lib.Sci.Biol.10:e1001237(2012),在此全文引入作为参考)在无水DCM(1ml)中的溶液于0℃用DIPEA(110μl,630μmol)处理。滴加在DCM(0.5ml)中的(E)-2-甲基丁-2-烯酸酰氯(35μl,316μmol)。于0℃搅拌1小时之后,让溶液回到室温并用饱和NaHCO3水溶液(0.5ml)处理。产物用乙酸乙酯萃取,经Na2SO4干燥,并在真空中浓缩。在二氧化硅上急骤色谱,采用乙酸酯在己烷中的5-25%乙基梯度洗脱,得到淡黄色固体形式的二-惕各酸酯(5.2mg,10.8μmol,34%)。
[0542] 将产物(4.5mg,9.4μmol)溶解于THF(1ml)中并用在水(100μl)和1,4-二噁烷(2ml)中的LiOH(0.5mg,22μmol)处理。于67℃搅拌3小时之后,通过添加冰醋酸(100μl)中止反应。将溶液在真空中浓缩。将残余物溶解于甲醇中并在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用含有0.2%乙酸的在DCM中的0-20%甲醇梯度洗脱得到mbas#3异构体的混合物(2.1mg,5.45μmol)。HPLC得到(8R)-(3′R-羟基-5′R-(E)-(2-甲基丁-2-烯酰氧基)-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2′-基氧基)壬-(2E)-烯酸(mbas#3)(1.2mg,3.1μmol;33%产率)的纯样品,与得自C.elegans的天然产物相同。
[0543] 采用甲醇-d4获得mbas#3的1H(600MHz)、13C(151MHz)、和HMBC NMR光谱数据,并显示于下面的表9中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm。参见附图35A-B。
[0544] 表9.mbas#3的NMR光谱数据
[0545]
[0546]
[0547] 实施例43—蛔苷glas#10的合成
[0548] 蛔苷glas#10按照下面的流程图10所示制备。
[0549] 流程图10
[0550]
[0551] 为了制备glas#10,将ascr#10(3mg,9.9μmol)在无水DMF(2ml)中的溶液用2,3,4,6-四-O-苄基-D-葡萄糖(11mg,20μmol)、DMAP(12.2mg,100μmol)、和EDC(19.2mg,100μmol)处理。于室温搅拌18小时之后,将溶液在真空中浓缩。残余物用含水的乙酸(200μl)处理,浓缩,并通过在硅胶上急骤柱层析采用在DCM中的5-50%甲醇梯度洗脱纯化。
[0552] 将产物溶解于乙醇(1ml)中,用Pd/C(10mg,10%Pd(w/w))处理、和氢化24小时。将混合物过滤并在真空中浓缩。HPLC得到β-D-葡糖基-蛔苷#10(1.5mg,3.22μmol,33%)和α-D-葡糖基-蛔苷#10(1.2mg,2.58μmol,26%)的纯样品。
[0553] 采用甲醇-d4获得glas#10的1H(600MHz)、13C(151MHz)、和HMBC NMR光谱数据,并显示于下面的表10中。化学位移参考(CD2HOD)=3.31ppm和(CD2HOD)=49.05ppm。参见附图36A-D。
[0554] 表10.glas#10的NMR光谱数据
[0555]
[0556]
[0557] 实施例44—蛔苷的鉴定和定量
[0558] 为了鉴定在野生型和突变体(ascr,oscr,bhas,bhos,icas,icos,ibha,ibho和glas)中检测到的蛔苷,将HPLC-保留时间对m/z(或链长)绘图。(关于HPLC-EMI-MS数据,参见附图37A((ω-1)-氧化蛔苷(ascr)),附图37B((ω)-氧化蛔苷(oscr)),附图37C((ω-1)-氧化β-羟基蛔苷(bhas)),附图37D((ω)-氧化β-羟基蛔苷(bhos)),附图37E((ω-1)-氧化吲哚蛔苷(icas)),附图37F((ω)-氧化吲哚蛔苷(icos)),附图37G((ω-1)-氧化吲哚β-羟基蛔苷(ibhA)),附图37H((ω)-氧化吲哚β-羟基蛔苷(ibho)),附图37I(葡糖基蛔苷酯(glas)),附图37J(ascr#8,和4-(4-羟基苯甲酰基)-和4-(2-(E)-甲基-2-丁烯酰基)-蛔苷(hbas和mbas)),和附图37K(ascr#2和ascr#6.1)。)属于同系列的组分表现出准线性的洗脱图(附图38),表明在一个系列内的组分共享相同的相对立体化学。然后基于以下鉴定不同系列的结构和立体化学(1)代表性实例的分离和核磁共振分析(例如参见附图39A-B,40A-B,41A-B,42,和43A-B),(2)将代表性实例与合成的标准品比较,(3)由高分辨率的MS证实的分子式,(4)特征性的MS/MS碎片(参见附图44A-P),和(5)匹配由合成的样品的那些外推的保留时间的HPLC-保留时间。α,β-不饱和蛔苷的(E)-构型通过和ascr#3、(Z)-构型ascr#3、和ascr#7比较得到证实,还通过酰基辅酶A-氧化酶(ACOX)活性的立体选择性暗示。β-羟基蛔苷(bhas和bhos系列)的(3R)-立体化学由与作为代表性实例的bhas#10、bhas#22、和bhos#26的合成标准品的比较中推断,还由MAOC-1和DHS-28与(R)-选择性MFE-2的序列同源性暗示(附图45)。
[0559] 蛔苷的定量通过自相应的离子痕迹的LC-MS信号的积分进行。采用ascr#1、ascr#3、ascr#5、ascr#7、ascr#9、ascr#10、oscr#9、oscr#10、bhas#22、bhos#26、icas#3、icas#9、icos#10、和glas#10的合成标准品测定的响应因子计算蛔苷浓度。对于大多数化合物,质谱仪响应对于每次注射1pmol至2nmol的量大致是线性的(小于10%误差)。没有合成的蛔苷的响应因子基于对可得到的标准品发现的数据进行外推。通常,发现在每个系列的短链成员(侧链小于C7)的响应因子之间存在强的差别,而在较长链的同系的响应因子之间的差别小。由于不是所有系列的所有短链的成员都合成了,所报道的一些短链蛔苷的绝对量的系统误差可能比较长链的化合物大。
[0560] 为了粗略地解释培养持续时间和蠕虫生物量,排泌组和蠕虫沉淀(pellet)样品的蛔苷含量以每mg的蠕虫沉淀(pellet)干重每小时的培养时间产生的fmol蛔苷记录。在附图37-62中所报道的所有定量数据由至少两次独立的生物学重复获得。
[0561] 实施例45—点吸引检测
[0562] 按照先前报道的方法用hbas#3进行吸引检测(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Pungaliya等,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.106:7708-13(2009),在此全文引入作为参考)。对于该吸引检测,每天在早期第四幼虫期(L4)收获50-60只两性体蠕虫并于20℃储存过夜以在随后的几天作为年轻的成虫使用。将hbas#3溶于含10%乙醇的水中。将等分试样于-20℃储存在20μL的管内。在水中的10%乙醇用作对照。
[0563] 实施例46—测量趋化性的象限检测
[0564] 在10cm四象限陪替氏平皿(petri plates)上评价对hbas#3的趋化性(Wicks等,Dev.Biol.221:295-307(2000),在此全文引入作为参考)。各象限通过塑料隔片与相邻的象限分开。相反的象限对填充含不同浓度的hbas#3的线虫生长培养基(NGM)琼脂。将动物在S-基础缓冲液中轻轻地洗涤并以交替象限置于含蛔苷的四象限板的中心,在15分钟和30分钟之后评分(scored)。趋化性指数计算如下:(蛔苷象限上的动物数减缓冲液象限上的动物数)/(总动物数)。
[0565] 实施例47—统计分析
[0566] 采用Welch氏校正的非配对Student氏t检验用于比较野生型和突变体之间的蛔苷特性和比较在hbas#3上的两性体的吸引(*:p<0.05,**:p<0.001,***:p<0.0001)。采用单因素ANOVA之后采用Dunnett氏事后检验(*:p<0.05,**:p<0.01)用于比较不同浓度hbas#3的趋化指数。
[0567] 实施例48—LC-MS/MS揭示野生型C.elegans中的新蛔苷
[0568] 期望的发展如下的分析方法(1)便于不同C.elegans菌株和突变体的代谢产物组中已知的蛔苷的敏感检测和定量和(2)有助于发现新蛔苷衍生物。
[0569] 由于C.elegans代谢产物组非常复杂,代谢物提取物的HPLC-MS分析导致难以解析的非常密集的色谱图(附图46A)。不过,结构相关的蛔苷将表现出特有的MS/MS裂解方式似乎是可能的,这对它们的检测提供了更具选择性和敏感的方式。因此,对一系列的合成蛔苷的ESI-MS/MS碎裂进行了研究。
[0570] 发现用负离子电喷射电离(ESI-),蛔苷产生强烈的和高诊断性产物离子,m/z为73.02939[C3H5O2],其源于蛔糖单元(附图44A-P和46B)。此检测方法证明对所有已知的蛔苷是适合的,除ascr#2和ascr#4以外,它们在ESI-条件下不能很好电离。为了检测只在ESI+条件下电离的蛔苷,对由于蛔糖单元的裂解导致的130.0663amu[C6H10O3]的中性丢失进行监视。然而,发现蛔苷的ESI+MS/MS检测通常比ESI-MS/MS检测灵敏差,因为蛔苷在ESI+条件下分裂不占优势。然后进行试验以确定对m/z73的前体离子的筛选是否能用于检测
C.elegans野生型代谢产物组中已知的和还未鉴定的蛔苷。使用液体培养物代谢物提取物,其含有来自大量蠕虫(蠕虫“排泌组(excretome)”)的积累的排泌代谢产物。所得到的HPLC-MS/MS色谱图显示大量很好分辨的峰,发现其中大多数代表蛔苷,包括若干先前未检测到的化合物族。
[0571] 已知的蛔苷的鉴定采用合成的标准品进行证实。此外,还发现已知的饱和蛔苷ascr#1、ascr#9、和ascr#10伴随有相当量的具有六-至十五-碳侧链的同系物(附图46C和47A)。此同系列的鉴定基于高分辨率的MS/MS、LC保留时间、和代表成员的合成(参见实施例
44和附图38])。LC-MS/MS筛选进一步显示具有5至11碳侧链的蛔苷伴随有较少量的极性略微小的异构体。这些蛔苷异构体被acox-1突变体蠕虫更丰富地产生。
[0572] 野生型MS/MS色谱图中的若干其它峰不能归属于任何已知的蛔苷类别。至于这些化合物的两个化合物,m/z为301.1651的MS/MS产物离子表明它们代表ascr#3衍生物。该推定的ascr#3衍生物通过制备型HPLC分离并采用2D核磁共振光谱进行分析(dqfCOSY,参见附图39A-B,40A-B,和41A-B),这证实了这些化合物为ascr#3类且进一步表明存在附于蛔糖4-位上的4-羟基苯甲酰基或(E)-2-甲基-2-丁烯酰(惕各酰)部分(附图47C)。这些结构的指定通过全部真实样品的合成确证(参见实例41-42)。与最近所报道的ascr#3的吲哚-3-羧基衍生物(“icas#3”)类似(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考),ascr#3的4-羟基苯甲酰基和(E)-2-甲基-2-丁烯酰基衍生物分别以SMIDs、“hbas#3”和“mbas#3”命名。hbas#3和mbas#3是第一个引入4-羟基苯甲酰基和(E)-2-甲基-2-丁烯酰基部分的蛔苷,其与在icas#3中的吲哚-3-羧基部分类似(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考),能由氨基酸前体获得。因为其结构与诱导群聚的吲哚蛔苷相似(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考),测定了hbas#3对蠕虫行为的影响。发现在浓度低到10飞摩尔下hbas#3强烈吸引C.elegans(参见附图48A-B),其超过了任何先前已知的C.elegans小分子信号的效能(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考)。低飞摩尔活性对于动物内的小分子信号不寻常,但与一些类别的肽类激素相称(Rittschof&Cohen,
Peptides25:1503-16(2004);Gozes等,CNS Drug Rev.11:353-68(2005),在此全文引入作为参考)。
[0573] 实施例49—在蛔苷生物合成中的过氧化物酶体β-氧化
[0574] 对比的LC-MS/MS用于研究蛔苷生物发生。研究表明蛔苷的侧链由更长链的前体经过氧化物酶体β-氧化获得且酰基辅酶A氧化酶ACOX-1参与蛔苷侧链β-氧化的第一步,引入α,β-不饱和度(附图49A-B)。(Joo等,J.Biol.Chem.285:29319-25(2010),在此全文引入作为参考)。在脊椎动物中以及在果蝇中,在接下来的双键的过氧化物酶体β-氧化水合中的两步和随后的脱氢为β-酮脂酰-辅酶A酯由一种蛋白,例如,多功能酶2型(MFE-2)催化。在C.elegans中这两个酶的功能似乎是分开的以致脱水酶和脱氢酶为不同的蛋白质(附图45)。(Haataja等,Biochem.J.435:771-81(2011),在此全文引入作为参考)。研究已经表明C.elegansDHS-28,一种与人MFE-2的(R)-选择性β-羟酰基-辅酶A脱氢酶结构域同源的蛋白,很可能参与将β-羟酰基-辅酶A-衍生物转化成相应的β-酮脂酰-辅酶A中间物,其随后被β-酮脂酰-辅酶A硫解酶daf-22裂解。(Butcher等,PNAS106:1875-79(2009);Joo等,Biochem.J.422:61-71(2009),在此全文引入作为参考)。不过,仍然不清楚哪一种酶充当催化基本第二步骤的β-氧化级联的烯酰辅酶A水合酶。
[0575] 采用本文中描述的基于MS/MS的蛔苷筛选法,对acox-1(ok2257)dhs-28(hj8)、和daf-22(ok693)突变体的蛔苷特性进行再研究。另外,又一研究表明maoc-1编码过氧化物酶体2-烯酰辅酶A水合酶(Zhang等,PNAS10:4640-45(2010),在此全文引入作为参考),其被假设参与蛔苷β-氧化的水合步骤。因此,对若干其它过氧化物酶体突变体的排泌组(excretomes),包括maoc-1(hj13)蠕虫进行分析。
[0576] 实施例50—侧链功能化在β-氧化之前
[0577] acox-1(ok2257)突变体蠕虫的排泌组的LC-MS/MS分析揭示α,β-不饱和ascr#3(野生型培养基的主要成分)的丰度大大降低(附图50A-E)。这种ascr#3及其它α,β-不饱和蛔苷中的降低似乎不是蛔苷产生整体减量调节的结果,而是伴随一系列饱和蛔苷的积聚。例如,在acox-1(ok2257)中ascr#10、二氢-衍生物和ascr#3的直接前体,比在野生型排泌组中丰富13.6倍。在acox-1中相应的含11-和13-碳侧链将同系物,ascr#18和ascr#22,比在野生型排泌组中分别丰富29倍和66倍。在acox-1(ok2257)排泌组中更长链的饱和蛔苷的积累证实了蛔苷侧链的α,β-脱氢中ACOX-1的重要性。由于在acox-1(ok2257)蠕虫中蛔苷生物合成没有消除,似乎很可能其它的、还未鉴定的ACOX-酶促进长链蛔苷前体的过氧化物酶体β-氧化。不过,对若干其它过氧化物酶体acox突变体的排泌组的分析(参见实施例29-34和44-47和附图51])很大程度上揭示了野生型样蛔苷的特性。
[0578] 对acox-1(ok2257)排泌组的进一步的分析揭示完全不存在ascr#5,在野生型蠕虫中大量产生的诱导休眠期的主要蛔苷之一(附图52])。ascr#5与所有其它先前鉴定的蛔苷的区别在于其侧链经末端碳附着于蛔糖糖(“ω连接”),而不是经倒数第二碳(“ω-1连接”)附着(附图47B)。代替ascr#5,在acox-1(ok2257)中大量新的同系系列的饱和蛔苷被检测到,其中较少量的还存在于野生型排泌组之中(附图52])。该系列异构体的最丰富的成分经制备型HPLC分离,并通过核磁共振光谱鉴定为一种含C5侧链的ω-连接的蛔苷(附图42和47B)。这表明在acox-1中发现的其它系列化合物代表一系列ω-连接的饱和蛔苷(附图
37B),这由C5和C9ω-连接的蛔苷的合成证实(参见实施例35-36)。为了将(ω)-连接的蛔苷与它们的先前描述的(ω-1)-连接的异构体区分,将新发现的(ω)-连接的化合物命名为SMID“oscr”,例如,ascr#9和ascr#10的合成的(ω)连接的异构体被命名为oscr#9和oscr#
10(附图47])。
[0579] 因此,(ω)-连接的ascr#5的产生在acox-1(ok2257)蠕虫中被消除,而含5-13碳侧链的更长链同系物,例如,oscr#9,的产生完全是增量调节(附图52)。这些结果表明在acox-1(ok2257)蠕虫中的β-氧化强烈依赖于侧链是否被(ω-1)-或(ω)-官能化。(ω-1)-氧化的底物的链缩短似乎停止在如ascr#10中的9碳的链长,而将(ω)-氧化的底物进行处理两个额外循环的β-氧化得到大量的以5-碳侧链为特征的(ω)-氧化oscr#9。这表明侧链氧化在过氧化物酶体β-氧化之前。相反,蛔糖连接的时间点似乎不太确定。在所研究的C.elegans突变体代谢产物组样品中任何(ω-1)-或(ω)羟基化脂肪酸的缺少都揭示一种生物合成模型,其中极长链的蛔苷充当过氧化物酶体β-氧化的底物。然而,可能β-氧化发生在蛔糖连接之前。
[0580] 实施例51—MAOC-1和DHS-28为人MFE-2的功能同系物
[0581] 与野生型和acox-1(ok2257)蠕虫相反,在maoc-1(hj13)和dhs-28(hj8)蠕虫中没有检测到短链(26((ω-1)-和(ω)-氧化的β-羟基化蛔苷的SMIDs:“bhas”和“bhos”)的合成证实(参见实施例37-39)。由于β-羟基化蛔苷为烯酰基-辅酶A水合酶如MAOC-1推定的产物,它们在所研究的maoc-1突变株maoc-1(hj13)(其在活性位点载有点突变(D186N))、和2110碱基对缺失突变体maoc-1(ok2645)中均存在(附图49B),表明其它烯酰基-辅酶A水合酶可能参与蛔苷生物合成。
[0582] 与maoc-1(hj13)的结果相似,发现dhs-28(hj8)蛔苷特性由含范围在C9-C21的侧链的化合物支配(附图50A-E)。然而,与maoc-1(hj13)相反,饱和的和α,β-不饱和蛔苷仅构成dhs-28(hj8)中全部蛔苷的较小部分。另外,发现含C13-C21奇数侧链的(ω-1)-和(ω)-氧化的β-羟基蛔苷(bhas和bhos)是主要成分(附图50A-E和53A-E),这与所提出的DHS-28作为β-羟酰基-辅酶A脱氢酶的生物合成作用一致(Butcher等,PNAS106:1875-79(2009);Joo等,Biochem.J.422:61-71(2009),在此全文引入作为参考)。对daf-22(ok693)排泌组的分析揭示所有含短于12碳侧链的蛔苷不存在,如早期的报道(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Butcher等,PNAS106:1875-79(2009);Joo等,Biochem.J.422:61-71(2009),在此全文引入作为参考)(附图50A-E和53A-E)。daf-22(ok693)排泌组含有少量的以饱和(ascr和oscr)和β-羟基化侧链(bhas和bhos)为特征的同系列的(ω-1)和(ω)氧化长链蛔苷。此外,daf-22(ok693)排泌组含有侧链长最多33碳的极长链的蛔苷(VLCA,>C22),如早期报道的(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Zagoriy等,Chem.Biodivers.7:2016-22(2010),在此全文引入作为参考)。
[0583] 实施例52—新吲哚蛔苷的鉴定
[0584] 吲哚-3-羰基化蛔苷比相应的非官能化蛔苷的丰度低很多,且已经被证明起非常有效的群聚信号作用(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考)。LC-MS/MS筛选揭示了几种新型的吲哚蛔苷(附图37E-H和47C)。icas#3、icas#9、和icas#1合成样品的结果(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考)显示吲哚蛔苷表现出特有的裂解方式,包括由于吲哚-3-羰基单元的裂解产生的143amu[C9H5NO]的中性丢失、以及m/z73的蛔苷-诊断性产物离子(参见附图44A-P)。对具有该裂解方式的组分的LC-MS/MS筛选显示acox-1(ok2257)中已知的(ω-1)-氧化的异构体icas#1、icas#9、和icas#10伴随一系列的(ω)-氧化的吲哚蛔苷(SMID:icos#1,icos#9,和icos#10),这由作为典型实例的icos#10的化学合成证实(参见实施例40)。过氧化物酶体β-氧化突变体不产生短链蛔苷(<9碳侧链),例如maoc-1和dhs-28蠕虫,也不产生任何相应的吲哚蛔苷。相反,maoc-1和dhs-28排泌组含有大量的(ω-1)-和(ω)-氧化的长链吲哚蛔苷(SMIDs icas和icos)和含9-17碳的侧链的吲哚β-羟基蛔苷(SMIDs ibha和ibho)。
[0585] 实施例53—吲哚蛔苷的生物发生
[0586] 以氘-标记的色氨酸进行的实验和无菌体外培养已经显示吲哚蛔苷的吲哚-3-羰基部分源于L-色氨酸(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考)。类似的L-酪氨酸或L-苯丙氨酸来源似乎很可能是hbas#3的4-羟基苯甲酰基部分,而mbas#3的惕各酰基团可能由L-异亮氨酸而来(Attygalle等,J.Chem.Ecol.33:963-70(2007),在此全文引入作为参考)。然而,仍然不清楚吲哚-3-羰基部分是在蛔苷生物合成的哪一阶段连接上的。
[0587] 蛔苷和吲哚蛔苷特性的比较显示吲哚蛔苷的生物合成被紧紧地控制。例如,发现在acox-1突变体中,(ω)-蛔苷oscr#9比(ω-1)-蛔苷ascr#9丰富100倍以上,而(ω-1)-吲哚蛔苷icas#9比(ω)-吲哚蛔苷icos#9更突出(附图54A)。类似地,icas#3和icas#9,野生型排泌组中的主要吲哚蛔苷,以大致等量产生,而ascr#3比ascr#9丰富约20倍(附图55)。吲哚蛔苷生物合成对侧链长和(ω-1)-对(ω)-氧化的强烈依赖表明这些化合物源于吲哚-3-羰基单元与相应的非吲哚蛔苷的特定连接。
[0588] 为了试验非吲哚蛔苷是否充当吲哚蛔苷的前体,将daf-22(m130)(缺少所有短链的吲哚和非吲哚蛔苷)用1:1ascr#10和oscr#10的混合物温育5天。随后通过LC-MS分析显示部分转化为icas#10和icos#10(附图54B),表明非吲哚蛔苷充当它们相应的吲哚衍生物的特定前体。而且,(ω-1)-蛔苷ascr#10的转化优先于(ω)-蛔苷oscr#10的转化,反映野生型和acox-1突变体中这些化合物的比例。类似地,发现daf-22(m130)蠕虫将所加入的ascr#3转变成icas#3。另外没有观察到吲哚或非吲哚蛔苷转变成较短链的衍生物(例如,ascr#1或icas#1)。这些结果表明L-色氨酸-衍生的吲哚-3-羰基单元的连接代表吲哚蛔苷生物合成中的最后步骤。
[0589] 实施例54—蛔苷排泌具有选择性
[0590] 尽管进行了蛔苷功能的详细研究,但关于蛔苷如何释放和从它们的生物合成位点转运的情况知道得很少。将野生型排泌组(液体培养物上清液提取物)和蠕虫体代谢产物组(蠕虫沉淀提取物)的蛔苷特性比较以鉴定可能的非排泌蛔苷衍生物和确定量的差别。蠕虫沉淀提取物的蛔苷特性与排泌到培养基中的蛔苷特性有显著的差别,表明蛔苷被C.elegans有区别地释放(附图56A)。在蠕虫沉淀中,最丰富的蛔苷,如野生型中的ascr#3和acox-1蠕虫中的ascr#10,伴随明显更极性的衍生物,这是培养基提取物所没有的(附图
57)。MS/MS分析表明这些组分代表蛔苷O-糖苷酯。推定的ascr#10糖苷从acox-1(ok2257)蠕虫沉淀提取物中分离和随后的NMR光谱分析(附图43A-B)表明ascr#10用β-葡萄糖的异构羟基基团酯化,这随后通过合成证实(1-β-D-葡糖基ascr#10的SMID:glas#10,附图56A)。大量高极性的glas#10及其它蛔苷葡糖苷(参见附图37I)保留在蠕虫体内但不排泌的事实表明它们代表最终排泌的信号分子的转运或储存形式。
[0591] 此外,饱和蛔苷保留在蠕虫体内程度远远大于它们的α,β-不饱和衍生物(附图56A)。还观察到(ω)-氧化的组分的有差别的释放(附图58)。因此,似乎C.elegans在蛔苷信号释放的过程中表现出显著的控制。
[0592] 实施例55—营养状态影响蛔苷生物合成
[0593] 已经报道蛔苷的生物合成依赖各种的环境因素,包括食物可利用性(Butcher等,PNAS106:1875-79(2009),在此全文引入作为参考)、发育阶段(Kaplan等,Publ.Lib.Sci.ONE6:e17804(2011),在此全文引入作为参考)、和温度(Joo等,
J.Biol.Chem.285:29319-25(2010),在此全文引入作为参考)。
[0594] LC-MS用于通过比较野生型和突变体蠕虫的营养充足的排泌组和饥饿培养物来研究营养状态对蛔苷生物合成的影响。结果表明(ω-1)与(ω)连接的蛔苷的比例强烈依赖于营养状态。在dhs-28的饥饿培养物中长链(ω-1)-氧化的蛔苷的产生比营养充足的培养物中的高约5倍(附图56B和59A-C)。类似地,饥饿的野生型蠕虫排泌(ω-1)-连接的ascr#3的量(相对于(ω)-连接的ascr#5的总量)明显大于营养充足的蠕虫(附图60)。ascr#5和ascr#3两者都是休眠期信息素的主要成分;不过,它们影响蠕虫行为有差别(Jeong等,
Nature433:541-45(2005);Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Butcher等,
PNAS105:14288-92(2008);Macosko等,Nature458:1171-75(2009),在此全文引入作为参考)。
[0595] 因此,似乎蛔苷信号在对营养利用度的变化响应中通过调节过氧化物酶体β-氧化的极长链脂肪酸上游的(ω-1)-和(ω)的官能化受到主动调节。与近来发现的(ω)-和(ω-1)-官能化的蛔苷被不同族的G蛋白偶联受体受体感觉(Kim等,Science326:994-98(2009);
McGrath等,Nature477:321-25(2011),在此全文引入作为参考)一起,这些结果表明(ω)-和(ω-1)官能化的蛔苷以独立的下游信号途径为靶标。
[0596] 实施例29的讨论
[0597] 蛔苷在C.elegans生物学的若干不同方面起重要作用。这种功能多样性与相应的结构的多样性和复杂的生物合成途径平行。描述于实施例34-43和附图37A-37K中的基于MS/MS的研究揭示了蛔苷,包括124种先前没有报道的类似物(它们显示出未预料到的特征包括脂肪酸衍生的侧链的(ω)-氧化、蛔糖单元的4-羟基苯甲酰化或(E)-2-甲基-2-丁烯酰化)、葡糖基酯。大多数蛔苷以含范围在3至21(偶而更多)碳之间的(ω-1)-或(ω)-连接的饱和、α,β-不饱和、或β-羟基化侧链的同系列化合物的形式存在。重要的是,各个系列中仅仅少数成员在野生型线虫中大量地产生,引入特定的构造特征如在蛔糖(例如,如在吲哚蛔苷中)的4位上的修饰或引入α,β-不饱和度似乎受到紧紧地控制。
[0598] 假使它们由碳水化合物、脂质、和氨基酸-衍生的结构单元装配,那么蛔苷表现为集成了来自三个基本代谢途径的输入的模块化小分子信号库(附图61A)。然后蛔苷通过它们在C.elegans的行为和发育(包括休眠期形成、伙伴吸引、两性体排斥、和群聚)中的不同信号功能转导来自这些途径的输入(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012);Edison,A.S.,Curr.Opin.Neurobiol.19:378-88(2009),在此全文引入作为参考)。它们的特定生物合成表明许多新鉴定的蛔苷也有助于C.elegans中已知的或迄今未确定的功能。例如,hbas#3被证明充当吸引信号,它的效能超过这个模型机体中所有先前已知的小分子。
[0599] 在附图61B中提出了蛔苷生物发生的工作模型。蛔苷是若干含最高21(和更多)碳的侧链的同系列的成员,该发现表明它们源自极长链前体的过氧化物酶体β-氧化。先前的研究报道在野生型和daf-22突变体中存在含C29和C31侧链的极长链蛔苷(VLCA),其可能代表蛔苷生物合成中的前体或中间物(Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Zagoriy等,Chem.Biodivers.7:2016-22(2010),在此全文引入作为参考)。或者,极长链脂肪酸(VLCFAs)可能在(ω-1)-或(ω)-官能化之前经历过氧化物酶体β-氧化并随后连接蛔糖。acox-1变异有差别地影响(ω-1)-和(ω)-氧化的蛔苷的观察结果表明(ω-1)-和(ω)-官能化的VLCFA前体在它们被过氧化物酶体β-氧化分解的上游。假使侧链长范围大,似乎很可能所得到的(ω-1)-和(ω)-羟基VLCFAs在进入β-氧化途径之前与蛔糖连接,尽管存在偶然的(promiscuous)蛔糖基转移酶也有可能(附图61B)。
[0600] 然后VLCA的链缩短可通过重复的过氧化物酶体β-氧化循环进行。由LC-MS/MS筛选得到的结果允许提出参与四步β-氧化循环的每个步骤中的酶的确切作用:酰基辅酶A氧化酶ACOX-1,烯酰辅酶A水合酶MAOC-1,β-羟酰基-辅酶A脱氢酶DHS-28,和β-酮脂酰-辅酶A硫解酶daf-22。acox-1、maoc-1、和dhs-28中的变异被证明导致相应的蛔苷特性的特定变化,与所提出的它们的功能一致。
[0601] 酰基辅酶A氧化酶ACOX-1曾经是先前研究的对象,研究表明acox-1中的变异主要影响ascr#2和ascr#3的生物合成,但不影响ascr#1的生物合成(Joo等,J.Biol.Chem.285:29319-25(2010),在此全文引入作为参考)。然而,实施例50中描述的结果表明acox-1(ok2257)突变体处理C9(ω-1)-官能化蛔苷的能力降低,导致所有较短链的蛔苷的产生减少和C9和较长链的饱和蛔苷的积累(build-up)。maoc-1(以及dhs-28和daf-22)的变异已经被证明会导致肠脂滴和导致禁食-和脂解-抵抗的甘油三酯增加(Zhang等,PNAS10:4640-45(2010),在此全文引入作为参考)。实施例51中描述的结果显示MAOC-1参与蛔苷的生物合成,充当先前未鉴定的烯酰辅酶A水合酶。这些发现进一步证实C.elegans中的烯酰基-辅酶A的水合和β-羟酰基-辅酶A被两种不同的酶MAOC-1和DHS-28催化,这已经被它们与人MFE-2的独立的功能域同源表明(Zhang等,PNAS10:4640-45(2010),在此全文引入作为参考)。
[0602] 实施例52-53中描述的结果进一步表明吲哚蛔苷中色氨酸衍生的吲哚-3-羰基单元的连接很可能代表它们生物合成中的最后步骤,以及此步骤具有高度的特异性。由于吲哚-3-羰基基团与蛔苷的连接可显著地改变它们的生物功能,因此这样的紧密调节很有意义。例如,吲哚-3-羰基添加到诱导休眠期的和强烈排斥的信号ascr#3上产生有效的两性体诱引剂icas#3(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考)。
[0603] C.elegans中的蛔糖的生物合成还未研究。然而,纯净的C.elegans培养物中蛔苷的检测证实C.elegans内源性产生蛔糖(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考)。细菌中蛔糖的生物合成很好理解,C.elegans基因组包括若干此途径中的同系细菌基因,例如源自假结核耶尔森氏菌的ascE(附图62)(Thorson等,J.Bacteriol.176:5483-93(1994),在此全文引入作为参考),提供了研究线虫中蛔糖生物合成及其调节的潜在入口。而且,催化VLCFA前体的(ω-1)-或(ω)-官能化的氧化酶仍将被鉴定。野生型和过氧化物酶体β-氧化突变体中(ω-1)/(ω)-氧化蛔苷的比例受饥饿的强烈影响,该发现表明此步骤可能编码与营养状态有关的信息。此外,蛔苷排泌被证明有令人惊奇的特异性。鉴于LC-MS/MS的高灵敏性和选择性,采用实施例29-55中描述的方法分析蛔苷可有助于鉴定参与蛔苷的生物合成和体内平衡的其它基因和环境因素。
[0604] 实施例56—休眠期产生
[0605] 在诱导休眠期的液体培养条件下在含20,000只蠕虫/ml和0.5%(湿重)大肠杆菌(E.coli)S-完全液(HB101)中培养C.elegans(Kaplan等,Publ.Lib.Sci.ONE6:e17804(2011),在此全文引入作为参考)。在为L1幼虫线虫给食之后将线虫于22℃在摇动器中(250rpm)温育112小时。此后,线虫用十二烷基硫酸钠(SDS)处理15分钟。亚在采集之前让存活的线虫与死线虫在琼脂板上分开。在真空除去死线虫之后,采用M9缓冲液收集休眠期动物并于4℃放置。
[0606] 实施例57—S.feltiae的饲育
[0607] S.feltiae从ARBICO Organics订购(Tucson,AZ)。蜡螟(G.mellonella)幼虫(蜡蠕虫,Grubco,Hamilton,OH)以每个幼虫50只S.feltiae休眠期幼体感染。两天之后,将感染的幼虫放入6cm直径的新陪替氏培养皿中并采用白色陷阱方法收集侵染期幼虫(IJs)(Lawrence Lacey:Manual of Techniques in Insect Pathology(1997),在此全文引入作为参考)。
[0608] S.feltiae IJs采用源自ITS rDNA区域的种特异性引物通过聚合酶链反应(PCR)得到证实,这在中Campos-Herrera等,Ann.Appl.Biol.158:55-68(2011)有描述,在此全文引入作为参考。在MJ研究PTC200珀尔帖热循环仪(MJ Research PTC200Peltier Thermal Cycler)中进行PCR扩增。按照Campos-Herrera等,Ann.Appl.Biol.158:55-68(2011)(在此全文引入作为参考)中的描述,采用无菌去离子水和由Steinernema riobrave制备的DNA作为阴性对照,在含1μL DNA模板的25μL终体积中进行扩增。循环参数为94℃15分钟,之后进行35个循环的94℃下变性30秒,于59℃退火20秒,和于72℃扩展20秒,其中最后一次扩展是在72℃下10分钟。扩增子的尺寸通过在tris-乙酸酯-EDTA(TAE)2%琼脂糖凝胶上的电泳得到证实并在UVP BioDoc-itTM系统中显现。
[0609] 在常规的PCR中对于所有源自实验室种群的含IJs的样品S.feltiae引物产生特异性扩增。该引物显示S.riobrave和去离子水对照没有扩增。
[0610] 实施例58—根癌线虫的饲育
[0611] 从Florida田地现场收集感染的番茄。检查根的根结感染,按照Hussey&Barker,Plant Dis.Rep.57:1025-28(1973)中的描述(在此全文引入作为参考),其中有改变,收集根结线虫卵。感染的根用1%漂白剂处理2分钟。用收集植物碎片的嵌套过滤系统(85μm)和收集蛋的25μm尼龙过滤器(Nytex)收集从卵块基体中释放的卵。将卵用MILLI-Q水充分洗涤并在含少量孵化水的8cm直径陪替氏培养皿上在20μm过滤器上置于室温下3天。
[0612] 对从侵染的番茄中提取的根结线虫提取物基于形态学和酯酶(EST)和苹果酸脱氢酶(MDH)的表型同工酶进行鉴定。采用描述于Joseph Neal Sasser&Cathy Cameron Carter:An Advanced Treatise on Meloidogyne(1985)(在此全文引入作为参考)中的成熟雌性的会阴花纹进行形态鉴定。简而言之,使用25个年轻的产卵雌性进行同工酶表型。将直接从根系分割的雌性的提取物在两个聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)操作(Brito等,Nematology10:757-66(2008),在此全文引入作为参考)。对一个凝胶进行染色用于测定MDH和EST两者的活性(Kenneth Reece Barker,Cathy Cameron Carter&Joseph Neal Sasser:An Advanced Treatise on Meloidogyne(1985),在此全文引入作为参考),而对另一个凝胶进行染色仅用于EST。
[0613] 实施例59—C.elegans分散混合物的鉴定
[0614] 采用LC-MS对饲养L1s67小时之后诱导60%休眠期(2次实验和40%休眠期)的液体培养物进行分析。对全部三种液体培养基四种蛔苷是共同的。各自的浓度由产生60%休眠期的液体培养物测量。
[0615] 实施例60—分散检测
[0616] S.feltiae用MILLI-Q水洗涤三次并在含少量(4-5ml)MILLI-Q水的6cm陪替氏培养皿中温育36小时。随后的几天将线虫放置在1010g/cm2胶凝强度的10.7g/L琼脂上(PhytoTechnology Lab.Shawnee Mission,KS)。在多个板上检测线虫行为,其中进行内板复制以排除行为受板组合物影响的可能性。将在10μl中的大约300IJs置于琼脂培养基上并将试验化合物或提取物(1-2μl)放入线虫悬浮液中。在液体吸收(~15分钟)时,对自由移动的线虫进行视频记录5-10分钟。分散行为具有温度和季节依赖性。在冬季,检测在室温下(22±1℃)是有效的。在夏季,由于在23℃以上影响线虫行为检测需要温度受控环境。
[0617] C.elegans休眠期幼体用MILLI-Q水洗涤3次,置于含少量水的6cm陪替氏培养皿中,并使其休息过夜。将在10μl水中的大约200-300只线虫置于琼脂板上,向其中加入2μl的处理物。将产生60%休眠期动物的液体培养物离心,用0.45μm过滤器过滤,并用作分散的阳性对照。此后,将培养基冻干并再悬浮于MILLI-Q水中5次。2μl至10μl的线虫悬浮液用于检测。作为阴性对照,在S-完全液中制备0.5%大肠杆菌(E.coli)(HB101),冻干,并检测在中调至终体积为0.25%大肠杆菌(E.coli)。观察分散行为12-15分钟。
[0618] 为了检测根结线虫的分散,收集在1-3天内孵化的根结线虫,并采用10μm尼龙过滤器(Nytex)用MILLI-Q水洗涤3次。之后,将它们置于1.5mlEppendorf管中。将在10μl水中的线虫置于琼脂板上。在1小时和2小时时对在远离它们最初放置位置发现的线虫进行计数。各个处理用展开的线虫的总数标准化。对于各个处理,在不同的三天进行20次实验。线虫密度在14次实验中为~30每板,在6次实验中为100每板。实验在早晨进行。
[0619] 实施例61—C.elegans分散的定量
[0620] 运用Image J软件(Image  Processing和Analysis  in Java,National Institutes of Health)对线虫进行定量。运用Image J显现和计数的线虫数如附图63B所示。由于它们的放置位置,在圆内侧的线虫从所计数的蠕虫总数中人工减去。各个处理重复
9-11次。将图表标准化至阳性对照、休眠期限制的培养基。
[0621] 实施例62—S.feltiae分散混合物的纯化
[0622] 活性指引的分级按照Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008)(在此全文引入作为参考)中的报道进行,有所改变。将总共33只昆虫宿主尸体(蜡螟(G.mellonella)幼虫)置于70%EtOH中并在萃取以前于-20℃储存。采用Precellys24匀化器使用1g的陶瓷锆珠粒(1.25mm)(ZIRMIL)将昆虫尸体在2ml管中匀化37秒。将样品在18400相对离心力(rcf)下离心15分钟并将上清液冻干和再悬浮于MILLI-Q水中。采用实施例60中描述的分散检测和生理学相关浓度的昆虫宿主尸体提取物或分级的提取物对线虫的分散活性进行试验。为了便于计算生理学相关浓度的蛔苷,将蜡蠕虫体积估计为~200μl;蜡蠕虫的平均重量为232+57mg(n=19)。
[0623] 采用Sep-Pak Plus C18柱实施第一反相固相提取(Waters公司,Milford,MA)。最初收集的流过被称为级分A。之后,柱子用水洗涤,收集,并保存。随后,柱子用50%(级分B)和90%(级分C)MeOH洗脱。对级分单独和组合试验分散活性。还有,单独的级分通过LC-MS分析。级分A含有ascr#9,其通过LC-MS收集并与级分B+C一起试验活性。
[0624] 实施例63—S.feltiae蛔苷产生的时程研究
[0625] 采用一对一的分析法(Lawrence Lacey:Manual of Techniques in Insect Pathology(1997),在此全文引入作为参考)。将一个蜡蠕虫放入24孔板的一个孔中。对于感染,将50只S.feltiaeIJ放入每个孔中25μl的水中。24小时之后,检查板的感染昆虫幼虫。将感染的昆虫幼虫放入白色陷阱中(Lawrence Lacey:Manual of Techniques in Insect Pathology(1997),在此全文引入作为参考),并将那些48小时之后感染的置于单独的白色陷阱上。在48小时之后进行初次取样。之后,每天取样,持续9天并在第14天取一次。对于每次实验,样品包含六只昆虫宿主尸体。将昆虫尸体置于装有1ml水的2ml Eppendorf管中。用针将尸体穿孔以允许内容物散逸然后进行涡旋。将样品在3380rcf下离心10分钟,并回收0.5-1ml的上清液。将上清液在-20℃下冷冻然后冻干。之后,将其再悬浮于200μl的50%MeOH中并用0.1%甲酸以1:1稀释。样品pH为4.3。在这一点上,使20μl的各个样品进行LC-MS以分析ascr#9。
[0626] 实施例64—斯氏线虫属种(Steinernema spp)和异小杆线虫属种的昆虫宿主尸体中的Asrc#9
[0627] 昆虫宿主(蜡螟)用嗜菌异小杆线虫(H.bacteriophora),齐兰迪亚异小杆线虫(H.zealandica),H.floridensis,小卷蛾斯氏线虫(S.carpocapsae),S.riobrave,或S.diaprepesi感染。当线虫开始从昆虫尸体中显露出来时,将它们置于1.5ml的70%EtOH中并在使用以前于-20℃储存。之后,采用Precellys24匀化器使用1g的陶瓷锆珠粒(1.25mm)(ZIRMIL)将昆虫尸体在2ml管中匀化39秒。匀化的尸体在3380rcf下离心10分钟。上清液用1ml的HPLC水稀释,置于-20℃下,然后放入 (Speed Vac Plus SC210A,
Savant)中过夜。将各尸体提取物再悬浮于1ml的50%MeOH中并在18400rcf下离心15-20分钟。之后,样品用0.1%甲酸以1:1的比例稀释,产生pH4.2的样品。通过LC-MS测定存在或不存在arc#9。
[0628] 实施例65—LC-MS分析
[0629] 采用Kaplan等,Publ.Lib.Sci.ONE6:e17804(2011)中报道的方法进行蛔苷分析,在此全文引入作为参考。
[0630] 实施例66—分散检测
[0631] 关于昆虫致病性线虫(EPN),已知昆虫尸体促进IJ阶段的分散行为(Shapiro-Ilan等,J.Invertebr.Pathol.83:270-72(2003),在此全文引入作为参考)。因此发展了检测方法以鉴定促进分散的耗尽的昆虫尸体中的化合物。将在10μl水中的大约300只S.feltiae的IJs置于琼脂板上(附图64B)。然后,将2μl水(附图64C)或用S.feltiae感染的蜡螟(Galleria mellonella)幼虫尸体的水提物放入线虫悬浮液中。在水吸收入培养基中之后,线虫能自由地移动。水处理的线虫仍然在放置位置附近,没有分散行为。相反,尸体提取物处理的线虫很活跃,离开释放位点。这是线虫离开尸体所观察到的同样的明显的分散行为。尸体提取物的LC-MS分析显示存在蛔苷(ascr#9)(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考),支持了S.feltiae可能利用蛔苷作为分散信号的假说。
[0632] 实施例67—C.elegans分散受蛔苷混合物调节
[0633] 然后研究实施例66中的分散生物测定以确定它是否也用于试验C.elegans休眠幼虫的分散。为此检测,使用得自的C.elegans液体培养物中的生长培养基,其已经产生60%休眠幼虫。除去所有线虫之后,该休眠期限制的培养基强烈诱导C.elegans休眠期中的分散行为。采用LC-MS,发现休眠期形成培养基含有四种已知的蛔苷(ascr#2,ascr#3,ascr#8,和icas#9)(Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007);Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考)(附图63A和65),先前被证明它们单独促进C.elegans休眠期的进入(Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007);Butcher等,Org.Lett.11:3100-03(2009);Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009),在此全文引入作为参考)。估计休眠期形成培养基中蛔苷的浓度为ascr#2(3.68pmol/μl),ascr#3(0.165pmol/μl),ascr#8(0.25pmol/μl),和icas#9(0.005pmol/μl)。
[0634] 然后采用休眠期限制的培养基作为阳性对照,试验这些蛔苷的合成混合物的分散活性。估计培养基含有大约原始0.5%大肠杆菌(E.coli)(HB101)食物源的一半。因此将0.25%大肠杆菌(E.coli)加入到合成试样中以及水对照品中以阻止因缺少食物诱发的觅食行为。将分散的线虫数标准化至阳性对照响应的百分比。在仅仅存在食物的情况下(阴性对照),大约35%的休眠幼虫离开释放位置。然而,加入合成蛔苷混合物,几乎两倍多的线虫(62%)离开释放位置(附图63B和66A-B)。在生理学浓度下单独试验,ascr#8(50%)和ascr#
2(40%)产生最强的响应,但所有四种物质都比混合物的活跃性差(附图63C)。这表明C.elegans休眠幼虫能感知和对分散混合物的单组分作出反应,但完整的四成分混合物对恢复活性说来是必需的。
[0635] 实施例68—EPN和植物寄生的线虫感觉C.elegans分散混合物
[0636] 假设许多线虫物种可能感觉和对其它线虫物种释放的信号作出反应。因而,C.elegans释放的蛔苷能起有效避免信号的作用。在分散检测中,S.feltiae的IJs当暴露于水时表现出没有可觉察的移动,但当暴露于C.elegans分散混合物时很活跃和离开释放位置(附图63D和66C)。也试验了从番茄根中分离出来的野生根结线虫的可移动J2形式(根结线虫属(Meloidogyne spp)的混合物;M.javanica,M.floridensis,和M.incognita)对分散混合物的反应(附图66D)。此外,与对照相比较较多的线虫(10-12%)离开引入C.elegans混合物的区域。这表明至少一些线虫物种能对远亲的线虫物种的分散混合物作出反应。
[0637] 实施例69—S.feltiae和C.elegans混合物的主要成分为结构类似物
[0638] 为了表征S.feltiae迁散信息素,将昆虫宿主尸体用70%EtOH提取,通过反相(C18)色谱分级,并进行试验(附图67A-D)。生物测定显示所有三种级分(A,B,和C)的组合是活性所必需(附图67A)。通过LC-MS分析级分(附图68A-C)揭示了级分A中的2种蛔苷,借助于合成标准品其被鉴定为ascr#9和ascr#11(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012);von Reuss等,J.Am.Chem.Soc.134(3):1817-24(2012),在此全文引入作为参考)。生物测定显示ascr#9和ascr#11在生理学相关浓度下单独不具有活性(附图67B)。
这是由于当单独试验时天然级分A是非活性的(附图67A)。然而,将生物学相关浓度下(40pmol/μl)的合成ascr#9与天然级分B和C组合能恢复原始分散活性(附图67C),证实ascr#9为S.feltiae分散混合物的一种活性成分。在级分A中发现的第二种蛔苷,ascr#11,当与级分B和C组合时亦恢复完全的活性(附图67D),表明ascr#9或ascr#11中任何一种都单独与级分B和C组合足以重构完全的分散活性。
[0639] 先前已经证实了主成份C.elegans分散信息素成分ascr#2的发展特性(Kaplan等,Publ.Lib.Sci.ONE6:e17804(2011),在此全文引入作为参考)。在S.feltiae分散混合物中级分A的主要蛔苷,ascr#9,是一种ascr#2的结构类似物(附图67C)。因此在时程实验中对S.feltiae感染的昆虫尸体中ascr#9的积聚进行了分析。结果表明ascr#9具有与先前证实的C.elegans中的ascr#2很相似的积聚特性。此外,ascr#9的积聚最直接在IJ分散之前并在IJ耗尽的尸体中保持恒定至少6天。这与ascr#2和C.elegans休眠期形成的观察结果非常相似(Kaplan等,Publ.Lib.Sci.ONE6:e17804(2011),在此全文引入作为参考)。相反,ascr#11的特性(附图69)不同于ascr#9。它在最初可检测出但在第8天(分散天)不可定量,直至第14天(这是分散之后6天)才可在昆虫宿主尸体中定量。
[0640] 亦对ascr#9进行了试验并发现能替代C.elegans中它的结构类似物ascr#2(附图70)。因此,一种在S.feltiae中发现的交叉的物种知觉,可能对C.elegans来说是正确的。
[0641] 实施例70—ascr#9可能是种系发生相关的EPNs的分散混合物中的共同成分
[0642] 在鞘翅目和蝇类中,种系发生相关的物种共享它们的聚集信息素混合物中的成分(Symonds&Elgar,Proc.Biol.Sci.271:839-46(2004);Symonds&Wertheim,J.Evol.Biol.18:1253-63(2005),在此全文引入作为参考)。为了进一步试验何种程度的分散混合物成分被种系发生相关的线虫物种共享,分析感染了斯氏线虫属种和异小杆线虫属种的昆虫宿主尸体中ascr#9、ascr#2和ascr#11的存在(附图71A-B)。
[0643] 发现两种物种的昆虫宿主尸体均含有ascr#9(附图71A-B),这表明ascr#9可能被大范围的EPN物种作为它们的分散混合物的一部分使用。在所有试验过的斯氏线虫属种中均发现了ascr#11,但在异小杆线虫属(Heterorhabditis spp)中没有发现,表明ascr#11对于斯氏线虫属种是特异性的。
[0644] 实施例56-70的讨论
[0645] 对于C.elegans,共享的和独一无二的蛔苷组合物调节不同的行为。例如,交配和分散混合物共享ascr#2、ascr#3、和ascr#8(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Pungaliya等,PNAS106:7708-13(2009);Kaplan等,Publ.Lib.Sci.ONE6:e17804(2011),在此全文引入作为参考)。C.elegans交配混合物的特征为独一无二的成分,ascr#4
(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考),分散混合物具有独一无二的成分,icas#9(Srinivasan等,Publ.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考)。因此认为这对于许多线虫物种可能是共同的。
[0646] 尚不清楚根结线虫属是否也利用分散混合物,但本发明中已经证明这些线虫物种能探测和对表现出分解和腐蚀植物体的其它线虫物种释放的信号作出反应。C.elegans分散混合物在种系发生相关的物种的发育类似阶段显示类似的活性,表明它可用于鉴定基因靶标以及配制用于控制寄生植物、人、和牲畜的物种的分散混合物。实施例56-70不仅证实了若干线虫物种利用物种特异性的小分子信号调节分散行为,而且也证实了线虫分散行为可能被种间通讯广泛地诱导。
[0647] 实施例71—保留检测
[0648] 使OP50大肠杆菌(E.coli)生长在标准的5cm琼脂板(用标准的线虫生长培养基制成)上。细菌菌苔直径为16mm并在用于试验之前在20℃下过夜培养。将两个4mm点(0.6μL)置于细菌菌苔的对边上(使用指引点放置的透明模板),几分钟过去时在检测放置线虫之前液体迁入。在放置蠕虫时立即开始记录。将0.6μL的对照品置于菌苔的一侧,并将0.6μL的实验的指示(cue)置于菌苔的另一侧,在整个试验过程中在左/右和顶端/底部之间变化指示的位置以避免偏差。
[0649] 在L4阶段作为发育了的成虫用于试验的前一天将线虫根据性别分离开。将蠕虫均匀分开并放置在与评分(scoring)区域的中心等距的两个点上。记录试验20分钟,收集框架(frames)用于以每秒1构架的分析。将至少三次不同试验的结果平均。对于该研究中的每个线虫物种,试验不同总数的蠕虫(在两个评分区域内均使用水)以确定为得到在20分钟试验内一致的不偏的结果所必需的最低蠕虫数。用于多物种检测中的蠕虫总数依赖于物种的最佳的参数。10只蠕虫用于P.redivivus雄性和雌性,20只蠕虫用于C.elegans雄性和O.dolichuridae雄性,14只蠕虫用于S.glaseri雄性。自动化软件用于比较蠕虫随时间变化的在各评分区域中的占位性,使趋化性指数(Bargmann等,Cell74:515-27(1993),在此全文引入作为参考)适应对偏爱或避免各种蛔苷的评分。
[0650] 实施例72—吸引检测
[0651] 制备10cm标准趋化性板(Bargmann等,Cell74:515-27(1993),在此全文引入作为参考)并于4℃储存直至临用前当天。将标准的1cm-直径铜管切成1cm高的段用于静置室。将雌性/两性体分离过夜,在M9缓冲液中洗涤3次,然后让其在以50uL的1000×链霉素预调的板上漫步2小时以杀死任何可能产生假阳性吸引剂的细菌。然后将线虫洗涤3次,并将由最后洗涤的上清液作为对照置入铜室中,离10cm板的边缘1cm。将线虫悬浮在铜室内的M9中,离对照室对面边缘1cm。6小时之后,将它们随后移除并用3μL的1M叠氮化钠置换。将100只C.elegans雄性成虫分离过夜,在ddH2O中洗涤若干次,并放置在琼脂板的中心。几小时之后,对在2cm的各区域内的麻痹了的雄性评分。趋化性指数(Bargmann等,Cell74:515-27(1993),在此全文引入作为参考)然后用于对任一点源的雄性趋化性评分。
[0652] 实施例73—交配检测
[0653] 描述于Peden等,Curr.Biol.15:394-404(2005)(在此全文引入作为参考)中的交配检测适用。简而言之,将40只年轻的成虫两性体/雌性置于8mm细菌菌苔上。将C.elegans雄性分离过夜。将5只雄性置于富含两性体/雌性的板上。对在3-分钟时间内对两性体作出反应的雄性数计数(单个雄性只被计数一次)。反应定义为雄性停在两性体上并附着它们的腹面尾部在潜在的配偶上连续10秒以上。对它们的反应效率评分,也适用Peden等,Curr.Biol.15:394-404(2005),在此全文引入作为参考,其采用下式计算:反应效率=[#反应的雄性/5只雄性]×100%。
[0654] 实施例74—自动化软件(用于保留检测)
[0655] 安装在显微镜上的摄像机产生数字的视频流,然后对其进行分析。计算每个试验蠕虫花在每个兴趣部位上的平均时间的比率。为了便于实施,将单次试验中所有的蠕虫假设为具有大致相同的尺寸。这样对蠕虫象素计数代替整体蠕虫,让在兴趣区域内的蠕虫部分被考虑到。它也消除了对基于形状的蠕虫鉴定算法的需要,并允许对每个框架(frame)进行独立地分析。带通滤波器应用于每个框架(frame)以消除不均匀照明的影响以及突出相对背景的蠕虫。然后在定出过滤像的临界值之后鉴定蠕虫。每次实验整个过程中,兴趣区域的位置和尺寸是已知的。通过上述的过滤,获知哪些象素被蠕虫占据和哪些没有被占据。这样,可以计算蠕虫-象素与兴趣区域内侧全部象素之比以得到蠕虫占据比例。对每个框架(frame)进行这种计算,得到每个区域的蠕虫占据比例对时间的图形输出(output)。
[0656] 实施例75—HPLC分析。
[0657] 在50-1000AMU范围内以阳离子模式的电喷射电离使用Thermo Finnigan LCQ Deca XP Max。热分离光谱HPLC系统由P4000四元、AS3000自动取样器、和UV6000二极管阵列检测器组成。溶剂为含(A)0.1%甲酸和(B)90%乙腈的水-含10mM甲酸铵的10%水,柱温保持在60℃和溶剂流速为1.0ml/min。反相柱(PLRP-S聚合物反相柱,250x4.6mmid,Varian Inc.)用溶剂组合物洗脱,从90:10(a,B)开始持续2分钟,之后在20分钟内梯度洗脱至5:95并以5:95再洗脱5分钟。监测190和400nm下的紫外吸收。紫外检测器和质谱电喷雾接口之间的溶剂流用低容量显微针P450分流器门(Upchurch Scientific,Oak Harbor,WA)分流9:1,使获得洗脱化合物的光谱成为可能,同时收集90%的注入物质用于生物测定。在生物测定中保留时间为9.7分钟的纯化峰对雄性具有活性。带化学电离(阳性模式)的LC-MS显示主峰的m/z为294(M+NH4)。这被核磁共振法分析证实是ascr#1。
[0658] 实施例76—系统演化树的结构:
[0659] 用于此分析的小亚基核糖体DNA(SSU rDNA)序列由GenBank获得。首先采用MUSCLE对该序列进行排列(aligned),随后进行修整以便于不同长度的序列的比较。已修整的排列产生代表全部分类单位(taxa)的690个字母。采用得自PHYLIP3.68程序包的“Dnadist”和“Neighbor”程序进行邻接法(N-J)分析,运用“Consense”产生多数-规律共识树(majority-rule consensus tree)。
[0660] 实施例77—线虫的培养和蠕虫排泌物和的收集
[0661] 将秀丽隐杆线虫(C.elegans),小杆线虫属种,O.tipulae,广杆线虫属种7,P.pacificus,P.redivivus,Koernia sp.和P.strongyloides在含大肠杆菌OP50的标准6cm琼脂板上供养。为了大量生长,让它们在液体培养物—含大肠杆菌HB101的S完全培养基中在培养箱摇动器内在250rpm下于20℃生长。将蠕虫经历若干洗涤和过滤步骤,用S Basal除去细菌。通过在3000rpm下离心5分钟在多次洗涤之间收集蠕虫。将蠕虫在S Basal中在1只蠕虫/μL下温育6小时。然后滤出蠕虫并在储存于-20℃之前将剩余的上清液通过0.22μm过滤器。
[0662] S.carpocapsae,S.glaseri,S.riobrave和H.bacteriophora按照Hallem,等,Curr.Biol.21(5):377-83(2011)(在此全文引入作为参考)中的报道供养。简而言之,将若干最后龄期的蜡螟(Galleria mellonella)幼虫置于有55mm Whatman1滤纸的6cm陪替氏培养皿上。大约500-1000IJs放置在此滤纸上。7天之后,将昆虫尸体放置在载有Whatman1滤纸的倒转的6cm陪替氏平皿上并浸于10cm陪替氏培养皿内的小体积的ddH2O中。收集出现的IJs并如上所述洗涤若干次,之后在ddH2O中在1只蠕虫/μL下温育6小时。在3天感染后将成虫从昆虫尸体中解剖,并如上所述进行洗涤/温育。
[0663] 巴西日圆线虫(N.brasiliensis),猪蛔虫(A.suum),穿刺短体线虫(P.penetrans),和Romanomermis spp.由合作者提供,如下表11中的鉴定。列出所有本实施例中使用的菌株。没有进行菌种鉴别的物种标记为“没有名称”。
[0664] 表11.线虫菌株的来源
[0665]物种 菌株 来源或参考文献
巴西日圆线虫 没有名称 Edward G.Platzer
嗜菌异小杆线虫 M31e Sternberg collection
小杆线虫属种 AF5 Caenorhabditis Genetics Center
Oscheius tipulae PS1305 Sternberg collection
C.elegans N2 Sternberg collection
广杆线虫属种7 JU1325 Marie-Anne Felix
猪蛔虫 没有名称 Robin Gasser
Pristionchus pacificus RS2333 Ralf Sommer
Koernia sp. RS1982 Ralf Sommer
穿刺短体线虫 3/C Antoon T.Ploeg
腐生线虫 PS2298 Sternberg collection
Pelodera strongyloides DF5022 Caenorhabditis Genetics Center
小卷蛾斯氏线虫 ALL Sternberg collection
Steinernema riobrave 没有名称 Sternberg collection
格氏斯氏线虫 VII S.Patricia Stock
Romanomermis iyengari 没有名称 Edward G.Platzer
Romanomermis culicivorax 3B4 Edward G.Platzer
[0666] 将N.brasiliensis在0.85%盐水中在1只蠕虫/5μL(鉴于它们的尺寸大)下于30℃温育。将A.suum在无菌盐水中洗涤,之后在DMEM中温育于37℃温育3、6、和13小时。将上清液单独地试验随后合并对于合并的分析。将P.penetrans和Romanomermis spp.是在ddH2O中于20℃在250rpm下温育过夜。
[0667] 实施例78—蠕虫样品制备
[0668] 将蠕虫水样品冻干,用1-10ml甲醇提取两次,并经过棉絮过滤。提取物在真空中浓缩。将所得到的残余物再悬浮于150μL甲醇中然后过滤。
[0669] 实施例79—MS分析
[0670] 采用10:1分流(split)使用与Quattro II分光计(Micromass/Waters)连接的装有Eclipse XDB-C18柱(9.4×250mm,5μm粒径),Agilent1100系列HPLC系统进行HPLC-MS。采用0.1%乙酸-乙腈溶剂梯度洗脱,流速为3.6ml/min,从5%的乙腈含量开始持续5分钟然后在
40分钟的时间内提高到100%。分别采用3.5kV的毛细管电压和-40V和+20V的锥电压(cone voltage)以阴离子和阳离子模式通过HPLC-ESI-MS对代谢物提取物进行分析。通过与从野生型C.elegans和C.elegans的过氧化物酶体β氧化突变体中已鉴定的150种组分的库中的那些比较准分子离子(quasi molecular ion)信号(附图72A-D)和HPLC保留时间(附图73)来鉴定蛔苷。为了证实蛔苷结构的指定,对m/z=73.0的前体离子运用MS/MS筛选,因为先前的工作表明所有蛔苷在MS/MS使都提供强烈的C3H5O2产物离子(在2.1mtorr和30eV下氩作为碰撞气体)。通过自相应的痕量离子(ion-traces)的LC-MS信号的积分进行蛔苷的定量。
最后采用对ascr#1,ascr#2,ascr#3,ascr#5,ascr#7,ascr#9,ascr#10,oscr#9,oscr#10,和icas#9的合成标准品所测定的响应因子计算相对的蛔苷浓度。还没有合成的蛔苷的响应因子还基于观察到的可得到的标准品的数据进行外推。
[0671] 实施例80—蛔苷oscr#9的合成
[0672] 蛔苷oscr#9按照下面的流程图11所示制备。
[0673] 流程图11
[0674]
[0675] 为了制备2,将在甲醇(17ml)中的新鲜蒸馏的δ-戊内酯(1)(856mG)用浓缩的H2SO4(100μl)处理并回流12小时。将溶液冷却至-20℃,用NaHCO3(80mG)处理,并搅拌10分钟。将反应混合物过滤并在真空中除去溶剂。将残余物以DCM(10ml)收纳,经Na2SO4干燥,过滤,并在真空中浓缩得到无色油状的甲基5-羟基戊酸酯(2)(Huckstep等,Synthesis10:881-82(1982),在此全文引入作为参考)(1071mg,94%),其不经任何进一步的纯化而直接使用。1H NMR(400MHz,丙酮-d6):δ1.55(2H,m),1.68(2H,m),2.35(2H,t,J=7.4Hz),3.57(2H,m),3.64(3H,s);13C NMR(100MHz,丙酮-d6):δ·22.2,32.9,34.1,51.5,61.9,174.2。参见附图75A-B。
[0676] 为了制备4,将壬二酸一甲基酯(3)(923mg,4.6mmol)在无水THF(3ml)中的溶液于-20℃用在THF中的1M BH3(4.6ml,4.6mmol)处理10分钟以上。于室温搅拌4小时之后,将反应用0.77M K2CO3水溶液于0℃中止。产物用二乙醚(3×20ml)萃取,用饱和NaCl水溶液洗涤,经Na2SO4干燥,并在真空中浓缩得到无色油状的甲基9-羟基壬酸酯(4)(Kai K.等,
Tetrahedron64:6760-69(2008),在此全文引入作为参考)(850mg,99%产量),其不经任何进一步的纯化直接使用。1H NMR(400MHz,氯仿-d1):δ1.27-1.37(8H,m),1.50-1.66(4H,m),
2.29(2H,t,J=7.5Hz),3.62(2H,t,J=6.5Hz),3.66(3H,s)。参见附图75C。
[0677] 为了制备6,将2,4-二-邻-苯甲酰基-蛔糖-1-(2,2,2-三氯乙酰亚胺)(5)(11116)(132mg,263μmol),和2(125mg,950μmol)在无水DCM(3ml)中的溶液于0℃用三甲基甲硅烷氧三氟甲磺酸盐(5μl)处理。3小时之后,将溶液用饱和NaHCO3水溶液(0.5ml)洗涤,经Na2SO4干燥,和在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用在正己烷中的20-40%(v/v)乙酸乙酯梯度洗脱,得到无色油状的5-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2-基氧基)-戊酸甲基酯(6)(66.8mg,142μmol,47%)。1H NMR(400MHz,丙酮-d6):δ·1.28(3H,d,J=6.2Hz),1.67-1.80(4H,m),2.23(1H,m),2.40(2H,t,J=6.9Hz),2.48(1H,m),3.58(1H,m),
3.64(3H,s),3.83(1H,m),4.13(1H,dq,J=9.8Hz,J=6.0Hz),4.87(1H,s.br),5.15(1H,ddd,J=11.0Hz,J=10.4Hz,J=4.5Hz),5.18(1H,s.br),7.50-7.60(4H,m),7.62-7.72(2H,m),8.05(2H,d,J=7.5Hz),8.11(2H,d,J=7.5Hz);13C NMR(100MHz,丙酮-d6):δ18.3,22.5,29.6,
34.0,51.5,67.5,67.9,71.4,71.5,97.0,129.4,129.5,130.03,130.4,131.0(2Χ),134.1,
134.2,165.9,166.0,174.0。参见附图75D-E。
[0678] 为了制备oscr#9(7),将6(66.8mg,142μmol)在无水THF(0.5ml)中的溶液加入到LiOH(28mg,1.4mmol)和水(0.6ml)在1,4-二噁烷(4ml)中的混合物中。于66℃搅拌2小时之后,溶液用冰醋酸酸化并在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用含有1%冰醋酸的在DCM中的5-30%(v/v)甲醇梯度洗脱,得到无色油状的5-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2-基氧基)戊酸酸(oscr#9)(7)(26mg,105μmol,74%)。1H NMR(400MHz,甲醇-d4):δ1.22(3H,d,J=6.0Hz),1.58-1.72(4H,m),1.77(1H,ddd,J=13.1Hz,J=11.1Hz,J=3.2Hz),
1.95(1H,ddt,J=13.1Hz,J=3.7Hz,J=0.9Hz),2.33(2H,t,J=7.2Hz),3.43(1H,dt,J=9.6Hz,J=6.0Hz)3.47-3.59(2H,m),3.71(1H,dt,J=9.8Hz,J=6.2Hz),3.77(1H,m),4.50(1H,s);13C NMR(100MHz,甲醇-d4):δ·18.1,23.0,30.1,34.7,36.0,67.9,68.3,69.4,70.9,100.4,
177.5;ESI-MS(负离子模式)m/z=247.1[M-H]。参见附图75F-G。
[0679] 实施例81—蛔苷oscr#10的合成
[0680] 蛔苷oscr#10按照下面的流程图12所示制备。
[0681] 流程图12
[0682]
[0683] 为了制备8,将2,4-二-邻-苯甲酰基-蛔糖1-(2,2,2-三氯乙酰亚胺)(1,132mg,263μmol,Hallem,等,Curr.Biol.21(5):377-83(2011),在此全文引入作为参考)和4(112.8mg,600μmol)在无水DCM(3ml)中的溶液用三甲基甲硅烷氧三氟甲磺酸盐(5μl)于0℃处理。3小时之后,将溶液用饱和NaHCO3水溶液(0.5ml)洗涤,经Na2SO4干燥,和在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用在正己烷中的20-40%(v/v)乙酸乙酯梯度洗脱得到无色油状的
99.3mg9-(3′R,5′R-二苯甲酰基氧基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2-基氧基)-壬酸甲基酯(8)(190μmol,72%产率)。1H NMR(400MHz,丙酮-d6):δ1.28(3H,d,6.2Hz),1.30-1.40(6H,m),1.40-1.49(2H,m),1.56-1.72(2H,m),2.22(1H,ddd,J=13.6Hz,J=11.5Hz,J=3.2Hz),
2.30(2H,t,J=7.5Hz),2.46(1H,m),3.55(1H,dt,J=9.8Hz,J=6.5Hz),3.60(3H,s),3.81(1H,dt,J=9.6Hz,J=6.6Hz),4.13(1H,dq,J=9.7Hz,J=6.2Hz),4.86(1H,s.br),5.15(1H,ddd,J=
11.4Hz,J=9.8Hz,J=4.6Hz),5.18(1H,m),7.50-7.60(4H,m),7.63-7.71(2H,m),8.04(2H,m),8.11(2H,m);13C NMR(100MHz,丙酮-d6):δ·18.3,25.6,26.8,29.7,29.9,30.0,30.2,
30.4,34.4,51.4,67.4,68.2,71.4,71.5,97.0,129.4,129.5,130.2,130.3,130.9,131.0,
134.1,134.2,165.9(2C),174.3。参见附图75H-I。
[0684] 为了制备oscr#10,将8(99.3mg,190μmol)在THF(500μl)中的溶液加入到LiOH(38mg,1.9mmol)和水(800μl)在5ml1,4-二噁烷(5ml)中的混合物中。于66℃搅拌3小时之后,溶液用乙酸酸化并在真空中浓缩。在硅胶上急骤柱层析,采用含有1%冰醋酸的在DCM中的5-30%(v/v)甲醇梯度洗脱,得到无色油状的9-(3′R,5′R-二羟基-6′S-甲基-(2H)-四氢吡喃-2-基氧基)壬酸酸(oscr#10)(9)(49mg,161μmol,85%)。1H NMR(400MHz,甲醇-d4):δ1.22(3H,d,J=6.1Hz),1.32-1.43(8H,m),1.56-1.63(4H,m),1.77(1H,ddd,J=13.1Hz,J=
11.1Hz,J=3.2Hz),1.96(1H,ddt,J=13.1Hz,J=3.7Hz,J=0.9Hz),2.28(2H,t,J=7.4Hz),3.41(1H,dt,J=9.6Hz,J=6.2Hz)3.49-3.59(2H,m),3.68(1H,dt,J=9.8Hz,J=5.5Hz),3.76(1H,m),4.49(1H,s);13C NMR(100MHz,甲醇-d4):δ·17.3,25.2,26.4,28.0,29.3,29.5,29.6,
30.5,34.1,61.1,67.4,68.5,69.9,99.4,176.8;ESI-MS(负离子模式)m/z=303.2[M-H]。参见附图75J-K。
[0685] 实施例82—许多线虫物种产生蛔苷
[0686] 在线虫物种的各种各样的选择中基于质谱的筛选引发了对蛔苷的研究(附图76A-D),其中线虫物种既包括自由生活的线虫又包括寄生(植物、昆虫、和哺乳动物)的线虫。先前的研究已经显示C.elegans蛔苷产生是发育阶段特异性的(Kaplan等,Pub.Lib.Sci.ONE6(3):e17804(2011),在此全文引入作为参考)。为了获得全面的样品,对自发育混合的培养基进行试验,这样培养基含有由所有幼虫和成虫期释放的蛔苷的积累。如果可行,对寄生的侵染期幼虫和成虫进行分开试验,以便鉴定分别与寻找宿主或寻找伴侣(mate finding)唯一相关的蛔苷。采用检测复合代谢产物组样品中蛔苷的最佳化方案通过HPLC-MS分析线虫分泌物(实施例79)。这些分析显示在大多数线虫样品中存在蛔苷。将样品与自先前鉴定的既来自野生型C.elegans又来自突变株的150种蛔苷库的质谱数据比较。这些分析显示在大多数已分析的线虫样品中存在蛔苷。
[0687] 蛔苷通常以混合物的形式存在,包括含饱和和不饱和支链的化合物。侧链长度高度可变,范围从在C.elegans中也发现的较短链到Pelodera strongyloides和嗜菌异小杆线虫(Heterorhabditis bacteriophora)中的含相当长侧链的化合物。如在C.elegans中,大多数已鉴定的蛔苷在侧链的倒数第二个碳上有蛔糖糖(“ω-1-官能化”),除广杆线虫属种7(Caenorhabditis sp.7)和小杆线虫属种以外,其产生其中蛔糖附于侧链的末端碳的蛔苷(“ω-官能化”,例如附图76D中的oscr#9和oscr#10)。吲哚蛔苷,例如icas#9(附图76A),最近显示其在C.elegans中充当群聚信号(Srinivasan等,Pub.Lib.Sci.Biol.10(1):e1001237(2012),在此全文引入作为参考),仅在Caenorhabitis spp.中发现。然而,在C.elegans中,吲哚蛔苷浓度比简单蛔苷的浓度(附图76A中的“ascr”和“oscr”)低很多。因为本发明中研究的大多数物种的可得到的代谢物样品尺寸比C.elegans属可得到的代谢物样品尺寸小很多,因而由于对于HPLC-MS检测而言量太小在一些线虫中不能检测到吲哚蛔苷是可能的。
[0688] 蛔苷特性通常在物种之间有变化(附图77)。然而,来自生态学差异很大的物种在某些情况下却产生相同的蛔苷。例如,ascr#9由住留在肥料的腐生线虫(Panagrellus redivivus)、小杆线虫属种、和C.elegans属;住留在土壤的Oschieus tipulae;与昆虫相关的Pristionchus pacificus;和昆虫-感染的嗜菌异小杆线虫、小卷蛾斯氏线虫、Steinernema riobrave、和格氏斯氏线虫产生。
[0689] 在17种分析过的线虫物种中的3种(即穿刺短体线虫、猪蛔虫、和Romanomermis属种)中没有检测到已知的蛔苷。有可能这些物种只产生非常少量的蛔苷,或者它们产生具有意想不到的构造特征的不能用所使用的方法检测到的蛔苷,假定与自野生型和突变株的C.elegans中鉴定的那些相似的蛔苷被筛选过。先前的研究已经报道在猪蛔虫中存在脂质样长链蛔苷;然而,它们限于卵母细胞和卵中(Bartley等,J.Nat.Prod.59(10):921-26(1996);Tarr,Comp.Biochem.Physiol.46B:167-76(1973),在此全文引入作为参考)。鉴于它们具有高亲脂性特征,这些化合物在水介质中溶解性差,这解释了它们在本文上述分析中不存在,因而不可能充当信息素。地丝虫物种,如Romanomermis spp.,具有独一无二的储存一生的脂质-组成的营养物(sustenance)供应的能力(Platzer,J.Am.Mosquito Contr.Association Bulletin7:58-64(2007);Ittycheriah等,Nematologica23:165-71(1977),在此全文引入作为参考)。有可能它们具有不同的脂肪酸代谢机制,或者可能蛔苷合成还没有进化,假定Romanomermisspp是试验过的最原始的物种。
[0690] 实施例83—蛔苷调节不同的线虫行为
[0691] 采用若干不同的行为检测法对线虫行为对一系列的合成的蛔苷的反应进行试验。使用保留检测(附图78),其采用自动化软件以检测偏爱或避免用单独的蛔苷(附图79)调节的区域。对HPLC/MS研究的线虫物种进行筛选该生物测定的适合性,这种生物测定需要跨过细菌菌苔的足够的移动。由于它们需要与它们的宿主环境相似的底物,寄生的线虫大部分被排除。该研究还限于雄性,因为在大多数物种中,雄性比雌性或两性体移动性好得多,除P.redivivus雌性外,其能很好移动因此包括在内。Oscheius tipulae被排除在外是由于雄性只偶而存在于该两性物种中;相反,雄性-雌性物种,Oscheius dolichuroides,被加上。
在先前的研究中,~1pmol(自1μm浓度)的ascr#2和ascr#3的样品被证明对于C.elegans中的吸引是最具活性的浓度(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)。因此,对可得到的合成蛔苷在1nM、1μm、和1mM的浓度下进行试验。
[0692] 几种试验过的线虫物种偏爱许多相同的蛔苷特别是ascr#1、ascr#3、ascr#7、ascr#8、ascr#9、和ascr#10调节的区域(附图78)。然而,活性阈值在不同物种之间不同。例如,C.elegans雄性偏爱ascr#10的1μM调节的区域,而S.glaseri和P.redivivus雄性只偏爱ascr#10的1mM调节的区域。此外,若干线虫物种对不是由它们自己的物种产生的蛔苷作出反应,表明可能存在种间通讯。试验过的物种之一,O.dolichuroides,不对任何试验过的蛔苷作出反应。有可能该物种对其它蛔苷作出反应或者需要特定的环境条件激发它对蛔苷的反应。
[0693] 另外,还观察到P.redivivus雄性和雌性对不同类的蛔苷作出反应,之前在C.elegans中描述过的现象(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008),在此全文引入作为参考)。这些性别-特异性反应证实蛔苷可能在物种之间和物种内部起不同的作用。例如,icas#9在C.elegans中起群聚兴奋剂的作用(Srinivasan等,Pub.Lib.Sci.Biol.10(1):
e1001237(2012),在此全文引入作为参考);然而,它排斥P.redivivus雌性和不激发对来自P.redivivus雄性的反应。由于icas#9不由P.redivivus产生,所以它能起种间提示(cue)的作用。
[0694] 还对C.elegans两性体吸引远处C.elegans雄性的能力进行了试验。先前的研究已经报道C.elegans两性体在含有由单个两性体调节的点源的5cm板上或在固定两性体-温育的上清液的琼脂安装的玻片上不能吸引雄性。(Bargmann等,Cell.74:515-27(1993),在此全文引入作为参考)。在本文描述的实验中,采用10cm板并试验1-300个两性体,检测场地的直径和两性体的数目均扩大(附图80A)。结果证实C.elegans两性体确实吸引远处的雄性(附图80B)。将C.elegans雄性对50只C.elegans两性体的化学趋向的能力同对等同数量的其它物种的雌性或两性体的化学趋向进行比较。由于发现C.elegans雄性被吸引到7种不同的蛔苷(附图78),因此预测产生这些蛔苷的物种吸引C.elegans雄性,而几乎不或不产生这些蛔苷的物种将不能吸引C.elegans雄性。本发明的结果显示C.elegans雄性证实了对P.redivivus雌性有部分吸引(附图80A-C),它的物种产生7种已知的C.elegans雄性吸引剂中的3种(附图77)(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Pungaliya等,PNAS19:7708-13(2009),在此全文引入作为参考)。还发现C.elegans雄性不显示对来自物种
S.carpocapsae、P.pacificus、或P.strongyloides的雌性或两性体的远程吸引,上述物种分别产生两种、一种、和不产生已知的C.elegans雄性吸引剂。这些发现进一步提供了证明蛔苷调节的不同线虫物种之间的相互作用的可能性的证据。还对之前描述的C.elegans寻找伴侣的信息素(ascr#2,ascr#3,和ascr#8)的单独作用(Srinivasan等,Nature454:1115-
18(2008);Butcher等,Nat.Chem.Biol.7:420-22(2007),在此全文引入作为参考)进行了试验其激发从远处吸引雄性的能力。结果表明ascr#2和ascr#3激发C.elegans雄性吸引,量分别低至500attomol和5femtomol,而ascr#8在检测中不具有活性。这些结果表明ascr#2和ascr#3用来吸引远处的C.elegans雄性,而ascr#8用来留住到达某个点源附近的雄性。
[0695] 还研究了C.elegans雄性和同种两性体之间的交配以及不同线虫物种的雌性/两性体之间的交配。描述于Peden&Barr,Curr.Biol.15:394-404(2005)中的交配检测是适用的,在此全文引入作为参考,它给试图与两性体/雌性交配的雄性的百分比评分(附图81)。该研究将试验C.elegans是否与远亲的线虫物种交配。结果表明它们不试图与
P.redivivus、S.carpocapsae、P.pacificus、或P.stronglyoides交配10秒(附图81)。此外,加入蛔苷的混合物不诱导与这些线虫物种中的任何物种交配。先前的研究表明C.elegans雄性交配行为主要由两性体识别通过mechanosensory或局部化学暗示(cues)引导(Liu等,Neuron14:79-89(1995),在此全文引入作为参考)。本发明中的结果表明蛔苷性信息素用来帮助C.elegans交配定位,但不影响物理(physical)交配。
[0696] 实施例71-83的讨论
[0697] 实施例71-83的发现表明蛔苷包括广义的线虫词汇,鉴于它们被不同线虫物种广泛产生和识别。这些发现让人想起细菌群体感应,其中酰基高丝氨酸内酯(AHLs)被许多革兰氏阴性菌物种产生和感觉(Miller等,Annu.Rev.Microbiol.55:165-99(2001),在此全文引入作为参考)(附图82)。不同的AHLs在结构上很相似但在N-酰基链上具有物种特异性的差异(Miller等,Annu.Rev.Microbiol.55:165-99(2001),在此全文引入作为参考)。蛔苷以很相似的方式组织:它们由相同的蛔糖糖环构成但在所连接的脂肪酸侧链上有变化(Dickschat,Nat.Prod.Rep.27:343-69(2010),在此全文引入作为参考)(附图82)。本发明的结果表明线虫分泌来自相同指令集合(repertoire)的蛔苷的组合物以提供对它们周围环境的特定的化学信号。
[0698] 蛔苷和AHLs两者共有的结构组织和广泛达到的特性产生了对生物化学沟通网络体系的新了解。许多细菌行为由群体感应调节,如生物荧光、生物膜形成、致病因子表达、抗生素产生、和运动(Boyer&Wisnieski-Dye,FEMS Microbiol.Ecol.1:1-19(2009),在此全文引入作为参考)。类似地,许多C.elegans行为由蛔苷调节,如寻找伴侣(mate finding)、排斥、群聚、嗅觉适应性、和进入滞育(diapausal)生活期(Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);Jeong,等,Nature433:541-45(2005);Butcher等,Nat.Chem.Biol.7:420-22(2007);Pungaliya等,PNAS19:7708-13(2009);Niblack等,Annu.Rev.Phytopathol.44:283-303(2006);Macosko等,Nature458:1171-75(2009);Yamada等,Science329:1647-50(2010);Butcher等,Nat.Chem.Biol.3:420-22(2007);Golden&Riddle,Science218:578-80(1982),在此全文引入作为参考)。
[0699] 此外,C.elegans的蛔苷特性在对生长和环境干扰的反应中会变化(Kaplan等,Pub.Lib.Sci.ONE6(3):e17804(2011),在此全文引入作为参考)。鉴于线虫和线虫行为的广泛的多样性,蛔苷的模块化(modular)特性似乎对采用单一机制传达个体或种群的变化需要是适宜的。可以合成在结构上与细菌AHLs相似的分子以开发新类别的干扰细菌通讯的抗菌药(Schauder等,Genes Dev.15:1468-80(2001),在此全文引入作为参考)。线虫的类似研究能允许在寄生虫-宿主模型中设计合成的蛔苷混合物以干扰线虫繁殖和生存。
[0700] 由于线虫目前是造成全球农业每年约$100万亿损失的原因(JOSEPH A.VEECH:VISTAS ON NEMATOLOGY(Society of Nematologists,Inc.,Hyatsville,MD,1987),在此全文引入作为参考)和感染全世界3万亿人(Blumenthal&Davis,Nat.Genet.36:1246-47(2004),在此全文引入作为参考),寄生虫的控制存在重大需要。利用物种特异性的信息素管理害虫的概念已经驱动了50多年的用在病虫害治理中使用的>100种信息素进行的昆虫外激素研究(Witzgall等,J.Chem.Ecol.36:80-100(2010),在此全文引入作为参考)。然而,信息素-调节的中止仅实际上应用于单一的线虫信息素,香草酸,目的是控制大豆寄生的线虫Heterodera glycines(Meyer等,J.Nematol.29:282-88(1997),在此全文引入作为参考)。这很可能归因于缺少线虫信息素鉴定,除在HH.glycines和C.elegans中发现的以外(Jaffe等,J.Chem.Ecol.15:2031-43(1989);Srinivasan等,Nature454:1115-18(2008);
Jeong,等,Nature433:541-45(2005);Butcher等,Nat.Chem.Biol.7:420-22(2007);
Pungaliya等,PNAS19:7708-13(2009),在此全文引入作为参考)。线虫信息素广泛延伸(reaching)的、模块化库的发现无疑能证明致力于此必要的努力是有用的,而体系的解释能产生对生物化学讯号进化的新的了解。
[0701] 实施例84—根结线虫(Root Knot Nematodes)中的蛔苷产生
[0702] 蛔苷ascr#10、ascr#16、ascr#18、ascr#20、和ascr#22在根结线虫属植物寄生的线虫的某些物种中检测到(附图83)并采用高分辨率质谱鉴定(附图84-88)。预测这些蛔苷和/或它们的结构衍生物(单独,一起,和/或与ascr#9或其它蛔苷一起)在根结线虫属物种中起分散剂和排斥剂的作用。(还预测ascr#18和ascr#22和/或它们的结构衍生物(单独,一起,和/或与ascr#9或其它蛔苷一起)在Heterorhabditis中起分散剂和排斥剂的作用。)[0703] 实施例85-蛔苷的功能
[0704] 将各种蛔苷和蛔苷混合物施用于下述各种线虫(表12)。
[0705] 如以下概述的,蛔苷和蛔苷混合物产生各种线虫行为,如吸引雄性线虫,或促进休眠期形成。影响线虫行为非常强的结果在表中以“强”标示。
[0706]
[0707]
[0708]
[0709]
[0710] 实施例86-产生的蛔苷
[0711] 由线虫物种产生的各种蛔苷的实例概述如下(表13)。蛔苷源的实例由线虫物种以及在线虫类型下的物种提供。
[0712] 表13:由线虫物种产生的蛔苷
[0713]
[0714]
[0715] 尽管本文中已经详细描述了优选的实施方案,在不背离本发明的精神的情况下进行各种改变、增加、置换等将对相关领域的技术人员是显而易见的,因此这些要考虑在随后权利要求中定义的本发明范围之内。
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