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海洋链霉菌生物活性物质的研究

来源:好土汽车网
第26卷第2期 2010年4月 哈尔滨商业大学学报(自然科学版) Journal of Harbin University of Commerce(Natural Sciences Edition) v。1.26 No.2 Apr.2010 海洋链霉菌生物活性物质的研究 郎晓萌 , ,林文翰 ,季宇彬 , (1.哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心,哈尔滨150076;2.国家教育部抗肿瘤天然药物工程 研究中心,哈尔滨150076;3.北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室,北京100083) 摘要:海洋微生物的种类繁多、数量巨大、代谢产物结构奇特、复杂多样、很多具有很好活性的特点 吸引着},-'ff3的目光.由于海洋环境的特殊性和微生物在生态系统的功能,海洋微生物已发展出独特的 代谢方式,也提供了在陆地微生物中未遇到过的新代谢产物.链霉菌是一类革兰氏阳性细菌,具有很 强的再生、防御和识别能力,海洋环境下的进化过程造就其独特的代谢方式。其结构类型及生物活性 等方面都呈现出与陆生链霉菌多样性.按化合物结构类型介绍了近年来在海洋中分离得到的链霉菌 及其生物活性物质的研究概况. 关键词:海洋链霉菌;化学成分;生物活性物质 中图分类号:R284 文献标识码:A 文章编号:1672—0946(2010)02—0136~06 Advance in research of bioactive substance derived from marine streptomyces LANG Xiao.meng ,LIN Wen.ban。JI Yu.bin 。(1.Research Center on Life Sciences and Enviromental Sciences,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China;2.Engineering Research Center of Natural Anticancer DrugsMinistry of Education,Harbin 150076, ,China;3.State Key La] ̄ratory ofNatural and Biomirnefic Drugs,Pe ̄ng UniversityBeijirg 100191,China) ,Abstract:Marine microorganisms,which are taxonomically diversehave powerful potential ,in producing novel bioactive substance.Because of particularity in their living condition and the ecological functions of microorganisms,they have evolved their own unique mode of me. tabolism.streptomyces,gram—positive bacteria,possessed a strong capacity of regenerative, discernment and defensive.Marine streptomyces possess metabolic capabilities different from those of terrestialr streptomyces,which are obtained during their evolution in the marine en— vironment and biological activity.This paper reviews briefly the research advances achieved recently in the studies on the secondary metabolites of marine streptomyces and their biologi— cal activities in terms of the structural types of the metabolites. Key words:marine streptomyces;chemical constituents;bioactive substance 链霉菌是一类具有丝状分枝细胞的革兰氏阳 性细菌,在分类学上属原核生物界放线菌目链霉菌 些抗生素在医药、农业生产和畜牧业生产方面有广 泛的应用.除抗生素外,该属产生的代谢物还包括 科.与其他细菌相比,链霉菌具有较为复杂的发育 分化过程,形态分化的同时伴随着复杂的生理变化 和大量次级代谢产物的生成.此外,链霉菌能产生 抗生素、胞外酶等多种次级代谢产物.由链霉菌产 生的抗生素占自然界已知抗生素的70%_l-2],这 抗肿瘤剂、免疫抑制剂、抗虫剂 以及胞外水解 酶,如淀粉酶、几丁质酶、纤维素酶、果胶酶、木聚糖 酶和蛋白酶等 .正因为链霉菌次级代谢途径能 产生众多次级代谢物,几十年来,对链霉菌的大量 筛选及生理研究工作得以进一步开展. 收稿日期:2009—12—20. 作者简介:郎晓萌(1984一),女,硕士,研究方向:海洋微生物化学成分及生物活性 第2期 郎晓萌,等:海洋链霉菌生物活性物质的研究 然而,随着对链霉菌的广泛筛选,大量生物活性 物质被重复发现,从链霉菌得到新的生物活性物质的 几率逐渐下降.由于新物质具有产生新的生物活『生物 质的潜力,研究者开始使用新的方法在尽可能广泛的 大量有价值的抗生素,分离这些稀有菌种不仅可以减 少对产生已知生物活陛物质菌株的重复分离,还可以 扩展链霉菌次生代谢产物的化学多样性. 本文按结构类型对近年来国内外学者在海洋 中分离得到的链霉菌生物活性物质的有关研究进 展进行介绍 。。 . 范围内寻找新的物种,特别是那些用常规方法很少分 离到的稀有菌种.研究者陆续从稀有链霉菌中发现了 H C 0 O 5 l R=H =Me =1Vie 2 I己_H R =_】 =Me 3 R 口R =H =Me 4 I己_H Rr_H R =CoOMe R2 6 Ri=H,R2=・・.mOH 7 RI=.-.・UIOH,R2=H 8 R1=”lI.IOH.R2=・一cI 10 RI-H,R2=H o R 9 11 R=CHgOH 12 R==CH_N0H 13 R--CN 1 生物碱 Usama W H,Mohamed Shaaban等从Strepto— 细胞、胰肿瘤细胞和结肠癌细胞的GI 。值均在 Ixmol/L范围内,且无特异性Ⅲ . myces sp.Mei37分离到五个异喹啉醌生物碱(1— 5),其中1,3,4,5对8种肿瘤细胞具有细胞毒作 2 环肽及多肽类 Eric D Miller等从采集与关岛的某链霉菌中分 离得到三个具有细胞毒作用的环肽,piperazimycin. sA—C(14~16) .Fuchao Li等 从Marine 用 .Bugni,Tim S等从Streptomyces sp.变种CNQ 583中分离到五个吡咯双烷类生物碱(6—10), 化合物6~9具有抑制HCT一16结肠癌细胞和抗 菌活性 .Lopez等从海洋放线菌Streptomyces sp. 一Streptomyees sp.Isolate M045中分离到4个Chini— kornycins类化合物(17—20),具有抗肿瘤活性,但 没有抗病毒、抗菌及植物毒性.Renner等n 从海洋 放线菌Streptomyces sp.(CNB2982)中分离得到 (BL一49—58—005)中分离得到3个新的吲哚生 物碱(11~13),并对其进行了14种肿瘤细胞群细 胞毒性测试,结果表明:化合物(11)活性最强,对 白血病K2562细胞的GI 。为8.46 Ixmol・L;化合 物(12)含有醛肟基团,对前列腺癌细胞、内皮肿瘤 Cyclomarins A—C(21~23).其中Cyclomarins A (21)是活性最强的抗炎剂,在佛波醇诱导的小鼠 耳水肿涪陛实验中,当给药质量浓度为50 I ̄g/mL ・138・ 哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第26卷 时,显示强的抑制作用,水肿抑制率为92%.更重 要的是,在相同水肿测试中,化合物(21)在体内投 代谢过程中,聚酮类化合物主要由聚酮合成酶及其 相关的修饰酶负责合成,在这些化合物的生物合成 途径中,除了核心的聚酮合成酶外还有各自不同的 药浓度为30 mg/mL时,水肿会减少45%,表明cy. clomarins A有药用前景. 后修饰参与,因而最终表现出化合物结构的多样 性,这些化学结构的多样性为其生物活性的多样化 提供了重要前提,包括了抗细菌、抗真菌、抗病毒、 3 聚酮类 聚酮类化合物是聚酮合成酶参与生物合成的 抗肿瘤、抗结核、免疫抑制等独特的功能. 化合物的总称,结构上具有特异性.在链霉菌新陈 17 o ;{ O 14 RI--OH R2--CH3 15 R1_H R ̄----CH3 l8 R1--CI.R2=R3=OH 16 R1--OH R2--CH2CH3 19 quinone formof(32) 20 RI=R2=R3=H 一 第2期 郎晓萌,等:海洋链霉菌生物活性物质的研究 ・139・ H3CHN 0 I-1 0 l-IO HO H0 0 H0 24 0 HOI/, U-., HO 27 o H o — 3.1大环内酯类 G0rajana等 从深海沉积物Streptomyces sp.分离 Huang等 引从Streptomyces sp.FR一008分离 到两个蒽醌类化合物(31~32),具有抗菌活性及 到一种七烯大环内酯类抗生素(24).Hert二 weck 细胞毒活性. 等¨ 从海洋放线菌Streptomyces maritimus中分离 3.3 其他 得到化合物(25)和(26),化合物(36)有抑菌活性. Seizo Sato等 。 从深海沉积物Streptomyces Fenical等 。。从珊瑚Paciifgorgia sp.体表分离的链 sp.NPS一643中分离到6个聚酮类化合物(33~ 霉菌(PG一19)中分离得到2个八元环内酯Octa. 38),该系列化合物结构新颖,且对胰腺癌细胞HT 1actins A(27)和B(28).Octalactins A在体外对 一29有中等细胞毒活性. B162F10黑色素瘤细胞及人体结肠癌HCTI36细 胞有显著细胞毒性(IC 。分别为7.2 x 10~mg/L, 4 萜类 0.5 mg/L),而Octalactins B无细胞毒性,这说明环 海洋萜类化合物主要来源于海洋藻类、海绵和 氧结构是八元环内酯发挥抗肿瘤作用的必须活性 珊瑚动物.从海洋放线菌中分离得到的萜类化合物 基团. 较少.Cheng等 从海洋放线菌Streptomyces sp. 3.2蒽环类 (CNH一370)中分离得到Luisols A,B(39—40). Rajendra P等 从manne Streptomyces sp.i. Luisols B是天然产物中仅有的一个含环氧萘酚 solate B6921.分离得到两个蒽环类抗生素himalo. [2,3C]呋喃环的化合物. mycin A(29)和himalomycin B(30).Adinarayana H ・140・ 哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第26卷 5 黄酮类 H3c 3l I:12 38 33 R =CH3,R2--CH3, R3=CH3,R4=CH3 34 R --CH2OH,R2--CH3, R3=CH3,R4=CH3 35 R ---CH3,R2=CH2OH, R3=CH3,R4=CH3 36 R --CH3,R2=CH3,R3=CH2OH,R4=CH3 37 R --CH3,R2=CH3, R3=CH3,R4=CH2OH O 3 中分离到4个黄酮类化合物(41—44),其中Com- pound(41)和(42)可有作为神经保护剂. T Taechowisan等 从Streptomyces sp.Tc052 Ho R OH O 43:R=H Rl=H 41:R=H RI=OH 44:R=OH R1--G/c 42:R---OH Rl=H 第2期 郎晓萌,等:海洋链霉菌生物活性物质的研究 6 结 语 综上所述,海洋链霉菌的生活环境十分特殊, 如:高盐度、高压、低养分、低温及与不同生物之间 的关系等 ].在这些所谓生命的极限环境中,海洋 链霉菌已发展出独特的代谢方式 ,这不仅确保 其在极端环境中生存,也提供了产生新颖抗生素的 潜力 .人们从海洋链霉菌中已发现了许多具有 药用价值的活性化合物,为药物研究提供了重要的 先导化合物,有力地推动了海洋天然产物化学的发 展. 参考文献: [1]刘志恒.现代微生物学[M].北京:科学出版社,2002. [2] 刘志恒,姜成林.放线菌现代生物学与生物技术[M].北京: 科学出版社,2004. [3]BENTLEY S D,CHATER K F,CERDENO T,et a1.Complete genome sequence of the model actinomyeete Stretomyees coelicol— orA3(2)[J].Nature,2002,417:141—147. [4]THOMPSON C J,FINK D,NGUYEN L D.Principles ofmicro— bial alchemy:insights from the Streptomy eescoelicolor genome sequence[J].Genome Biol,2002,3(7):1020.1—1020.4. [5] 苏文金,黄益丽,黄耀坚,等.产免疫调节活性多糖海洋放线 菌的筛选[J].Acta Oceanologica Sinica,2001,23(6):114— 119. [6]林丽玉,黄霞灵,吴萍茹,等.海洋药物资源的微生物分离 技术[J].中国海洋药物,1999(3):15. 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