海洋链霉菌Streptomyces sp. B9173合成的2-吲哚酮生物碱

【背景】海洋来源的天然产物近年来已成为小分子药物的重要来源。对海洋链霉菌Streptomyces sp. B9173的基因组分析显示,该菌包含多种天然产物的生物合成基因簇,具有产生多种新化合物的潜力。【目的】挖掘B9173菌株中未知的次级代谢产物,以期发现结构新颖或生物活性独特的化合物。【方法】利用HPLC/LC-MS结合的方法,排除了该菌株产生的已知化合物,确定3个未知化合物作为挖掘对象,然后利用正、反相硅胶柱色谱、葡聚糖凝胶柱色谱和高效液相色谱等技术对次级代谢产物进行分离纯化,最后得到化合物单体。利用质谱及核磁共振光谱技术对化合物结构进行解析和鉴定。【结果】确定3个化合物分别是色胺酮、甲基异靛蓝和N,N-二甲基异靛蓝,三者都属于2-吲哚酮生物碱。其中色胺酮具有非常广的生物活性,包括抗菌、抗肿瘤、抗炎症等,是药物开发的良好前体,这是首次在细菌中被分离得到。甲基异靛蓝是我国临床治疗慢性粒细胞白血病的药物,这是首次在微生物发酵液中被分离得到。目前这3个化合物均主要依赖化学合成。本研究结合B9173菌株的代谢背景,推测了3个化合物的生物合成途径。【结论】基于紫外吸收光谱和质谱特征,从B9173菌株的发酵液中分离鉴定了3个2-吲哚酮生物碱,丰富了微生物活性天然产物的种类,对3个化合物生物合成途径的推测也为进一步研究色胺酮和甲基异靛蓝的生物合成机制奠定基础,后续可利用合成生物学技术重构这类化合物的生物合成途径,提供更便捷、低成本的生物合成方法。     

胶束化色胺酮的制备及表征

目的通过制备胶束化色胺酮,增加色胺酮的溶解度,并进一步提高其生物利用度。方法:以酸敏感的腙键连接聚乙二醇和色胺酮,并通过透析法,将聚乙二醇化色胺酮进一步制备成胶束。用动态光散射法测定胶束的粒径分布用透射电镜观察胶束的形貌。通过芘荧光探针法测定胶束的临界胶束浓度。测定胶束在不同pH下的药物释放情况(pH5.5和7.4)。采用薄层色谱法和高效液相色谱法研究腙键的断裂行为。通过CCK-8法比较生理pH和酸性pH下,色胺酮和聚乙二醇化色胺酮胶束(PTMs)对MCF-7细胞的体外细胞毒性。结果:与色氨酸相比,PTMs的溶解度提高了1493倍。制备的胶束粒径为228.8 nm,PDI为0.1,形貌为球形。PTMs的临界胶束浓度为3.5×10^-7mol/L,较低的CMC值表明制备的胶束稳定性高,便于进一步使用。腙键可在酸性条件下发生断裂,且在pH 5.5下,12 h内95%的色胺酮从胶束中释放,而在生理pH下(pH 7.4),药物释放缓慢。在生理条件下胶束的细胞毒性低于色胺酮,说明胶束化色胺酮可降低药物毒性及胶束在生理条件下有一定的稳定性。而在pH 5.5时,色胺酮胶束与色胺酮的细胞毒性相近表明胶束可响应肿瘤细胞内的低pH值成功实现药物释放。结论:胶束化色胺酮不仅能有效改善色胺酮的溶解度,有利于进一步提高其生物利用度,而且是一种很有应用前景的肿瘤靶向前药。     

解淀粉芽胞杆菌HZ-12中ysnE参与吲哚-3-乙酸合成的代谢途径研究

【目的】吲哚-3-乙酸是调控植物生长发育和生理活动的重要激素,吲哚-3-乙酸N-乙酰转移酶YsnE在吲哚-3-乙酸合成中发挥重要作用,本研究拟解析解淀粉芽胞杆菌中YsnE参与吲哚-3-乙酸合成的代谢途径。【方法】通过基因ysnE缺失和强化表达,分析ysnE对吲哚-3-乙酸合成影响,结合吲哚-3-乙酸合成中间物(吲哚丙酮酸、吲哚乙酰胺、色胺和吲哚乙腈)添加和体外酶转化实验,解析ysnE参与吲哚-3-乙酸合成的代谢途径。【结果】明确了YsnE在解淀粉芽胞杆菌HZ-12吲哚-3-乙酸合成中发挥重要作用。发现ysnE缺失菌株中的吲哚丙酮酸、吲哚乙酰胺和吲哚乙腈利用显著降低,揭示了YsnE主要发挥吲哚丙酮酸脱羧酶YclB和吲哚乙酰胺水解酶/腈水解酶/腈水合酶YhcX的功能,并通过参与吲哚丙酮酸、吲哚乙酰胺和吲哚乙腈途径来影响吲哚-3-乙酸合成。【结论】初步揭示了YsnE通过影响吲哚丙酮酸、吲哚乙酰胺和吲哚乙腈途径参与吲哚-3-乙酸合成的代谢机理,为吲哚-3-乙酸合成途径解析和代谢工程育种构建吲哚-3-乙酸高产菌株奠定了基础。     

相思子化学成分研究

本研究从相思子种子的乙醇提取物中首次分离得到8个化合物,通过理化性质及光谱分析鉴定其结构为N-9-甲基-β-咔啉(1)、异喹啉酮(2)、吲哚-3-羧酸(3)、2,3-二甲氧基-5,7-二羟基-二氢黄酮(4)、3-羟甲基呋喃醛(5)、3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮(6)、豆甾醇-4,22-二烯-3-酮(7)和(6E,6’E)-2-hydroxypropane-1,3-diylbis(octadec-6-enoate)(8)。同时还得到13个其他成分。     

色胺酮对心肌缺血大鼠心功能和心肌组织COX-2蛋白表达等影响

目的:观察色胺酮对结扎冠状动脉所致心肌缺血大鼠心功能、心肌病理和心肌中COX-2的影响.方法采用结扎冠状动脉左前降支致心肌缺血模型,色胺酮0.10、0.20、0.30g/kg灌胃给药21天后,观察色胺酮对心肌缺血大鼠心功能、心肌病理和心肌组织COX-2蛋白的影响.结果①色胺酮0.10g/kg对心肌缺血大鼠的心脏功能有明显的改善作用,能增强心肌收缩力,改善心肌舒张的顺应性,表现为左心室内收缩压、左心室内压最大变化速率±dp/dtmax明显升高,与模型组比较有明显差异(P<0.05);②0.10g/kg色胺酮对结扎冠状动脉所致心肌缺血大鼠能明显减轻心肌变性,心肌纤维增生和淋巴细胞浸润;③色胺酮明显抑制缺血心肌组织中COX-2蛋白,其抑制作用随剂量的增大而逐渐增强.结论0.10g/kg色胺酮对大鼠结扎冠状动脉所致心肌缺血损伤具有明显的保护作用.     

利用大肠杆菌细胞工厂生产吲哚-3-乙酸的研究

目的:利用重组大肠杆菌全细胞转化色氨酸生产IAA。方法:在大肠杆菌胞内构建两条全新的IAA合成途径,即吲哚-3-乙酰胺(indole-3-acetamide,IAM)途径和色胺(tryptamine,TRP)途径。结果:IAM途径涉及两个酶,分别是色氨酸-2-单加氧酶(IAAM)和酰胺酶(AMI1),构建好的重组大肠杆菌TPA-4以2g/L的色氨酸为底物,可以产生0.803g/L的IAA;敲除控制色氨酸合成副产物吲哚的tnaA基因后,菌株MPA-3的IAA产量达到1.43g/L,提高了78%。第二条TRP途径合成IAA涉及三个酶:左旋色氨酸脱羧酶(TDC),二胺氧化酶(AOC1)和吲哚-3-乙醛脱氢酶(IAD1)。包含这条途径的重组大肠杆菌TPTA-2以2g/L的色氨酸为底物能够合成13.0mg/L的IAA。在菌株MPTA-3中,最终产生了21.0mg/L的IAA,产量增加了61.5%。结论:首次通过IAM途径和TRP途径利用重组大肠杆菌全细胞催化生产IAA,其中IAM途径的IAA产量较高,有较高的工业化应用前景。     

色胺酮对哮喘豚鼠体内NO和NOS水平的影响

目的:观察色胺酮对哮喘豚鼠血清及肺泡灌洗液中NO、NOS浓度的影响.方法:将初筛合格的48只豚鼠随机分成6组:空白组(A组)、慢性模型对照组(B组)、色胺酮高剂量组(C组)、色胺酮中剂量组(D组)、色胺酮低剂量组(E组)和阳性对照组(F组).采用磷酸卵蛋白(OVA)腹腔注射致敏加雾化吸入激发的方法复制豚鼠哮喘模型,造模成功后给予色胺酮和地塞米松治疗.测定各组豚鼠肺部组织、血清及肺泡灌液(BALF)中NO和NOS浓度并进行组间比较.结果:与B组相比,C、D、E、F组血清中NO和NOS浓度显著降低,组间比较,差异存在统计学意义(P<0.05);各组肺组织中NOS表达呈阴性;C、D、E、F组BALF中NO浓度较B组降低,组间比较,差异存在统计学意义(P<0.05).结论:色胺酮可降低哮喘豚鼠血清中NO和NOS水平,降低BALF中NO水平,可能对哮喘有一定的防治作用.     

基于高通量测序技术研究色胺酮对溃疡性结肠炎小鼠肠道菌群的影响

目的研究色胺酮对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导溃疡性结肠炎(UC)模型小鼠肠道菌群的影响。方法用3%DSS自由饮用7 d诱导昆明种小鼠UC模型,灌胃125 mg/kg柳氮磺胺吡啶作为阳性对照,色胺酮组以78 mg/kg水溶液灌胃给药,观察小鼠给药前后的体征,进行疾病活动指数(DAI)评分,观察结肠组织形态变化;ELISA法检测小鼠血清中IL-6、IL-8、IL-10、IL-1β和TNF-α水平变化;每组收集5个粪便样本,利用Illumina MiSeq测序平台采用细菌的16S rRNA进行V4-V5区高通量测序,对测序结果进行生物信息学分析。结果色胺酮和阳性药干预后,DAI评分表明小鼠体征有所改善,HE染色显示UC小鼠结肠组织损伤有一定程度修复,炎性细胞减少;ELISA检测显示小鼠血清中促炎性细胞因子IL-6、IL-8、IL-1β和TNF-α水平下调,抑炎性细胞因子IL-10水平上升;测序后菌群物种注释及生物多样性分析显示色胺酮干预后UC小鼠失调的厚壁菌门/拟杆菌门比例得到一定程度恢复,菌群多样性有一定程度回调,菌群结构向正常状态恢复;肠道菌群LEfSe组间差异显著性分析结果表明4个菌属Erysipelotrichaceae_UCG_003、Sellimonas、Rikenellaceae_RC9_gut_group和Tyzzerella丰度可能与色胺酮对UC治疗作用相关。结论色胺酮治疗UC小鼠后,小鼠体征、结肠组织病理结构、细胞因子水平及肠道菌群变化等结果均表明色胺酮对UC小鼠肠道微生态具有调节作用,为色胺酮抗UC作用机制研究提供了新思路。     

萘醌-氧吲哚生物碱coprisidins生物合成途径的研究

[目的] 新颖结构的天然萘醌-氧吲哚类生物碱coprisidins（A和B）分离自昆虫肠道相关链霉菌,具有预防癌症的活性。作为首例具有萘醌-氧吲哚骨架的生物碱,对其独特生物合成机理的研究可为II型聚酮类化合物生物合成途径提供新的认知。[方法] 本研究对coprisidins的产生菌Streptomyces sp.SNU607进行全基因组测序,并根据测序结果的生物信息学分析初步定位coprisidins的生物合成基因簇;通过基因敲除以及异源表达手段确定coprisidins的生物合成基因簇;基于体内遗传学实验与生物信息学分析初步推导coprisidins的生物合成途径。[结果] Streptomyces sp.SNU607中有23个基因簇可能参与次级代谢,其中4个基因簇与聚酮合酶（PKS）相关;通过基因敲除与异源表达实验,本研究证实1个II型PKS负责coprisidins的生物合成;基于生物信息学分析,我们推测copH/I/M/O/N构成了1个基因盒,并负责起始单元丁酰CoA的合成;KS_β（CopB）的序列比对表明coprisidins的II型PKS系统更倾向于合成C20的初始聚酮链。[结论] Coprisidins的萘醌-吲哚结构是由II型PKSs催化形成,我们推测丁酰CoA是coprisidins聚酮骨架的起始单元,在最小PKS、聚酮酶、环化酶的催化下先形成类似蒽环的四环系统,随后在后修饰酶与氧化重排的作用下生成萘醌-氧吲哚骨架。本研究为进一步探究萘醌-氧吲哚类生物碱的生物合成机制奠定了基础,同时增加了II型PKSs合成产物的结构多样性。     

DDT降解菌株Chryseobacterium sp. PYR2对小麦的促生作用及其机理

【背景】前期结果表明,DDT降解菌株Chryseobacterium sp. PYR2可高效去除土壤中的DDT等污染物,具有潜在的应用价值,但该菌对植物的影响尚不清楚。【目的】探讨菌株Chryseobacterium sp. PYR2对植物的促生作用及其机理,为后续开发DDT降解及植物促生双效功能菌剂提供理论依据。【方法】配制该菌株的不同梯度稀释菌悬液,用纸卷发芽法和盆栽法研究菌悬液对小麦种子萌发和植株生长的影响;Salkowski法测定PYR2合成吲哚-3-乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)量;单因素实验研究不同培养条件对菌株生长及IAA合成的影响;液相色谱-串联质谱-多反应监测(LC-MS/MS-MRM)方法分析IAA在PYR2菌体内的生物合成途径。【结果】PYR2菌悬液可明显提高小麦种子萌发率并促进小麦植株的生长,小麦的侧根数、株高、鲜重、干重等指标均明显提高。该作用是由于菌株PYR2可以合成植物生长激素IAA。最适IAA合成条件:温度30°C,pH 7.0-8.0,盐浓度0.5%,L-色氨酸50mg/L。代谢液中检测到色醇、色胺和吲哚-3-乙酰胺3种中间代谢产物,推测PYR2体内存在3条IAA合成途径,分别为吲哚-3-丙酮酸(IPy A)、TAM和IAM途径。【结论】菌株PYR2对小麦具有明显的促生效果,是由于其具有多条高效合成IAA的代谢途径,表明其在农药污染土壤的生物修复及作物种植中具有潜在的应用前景。     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

Selection with two alleles and complete dominance

For a plant selection model with frequency-independent viabilities, fertilities and selfing rates, it is shown that apart from global fixation, for certain parameter combinations a protected polymorphism and facultative fixation (either allele may become fixed according to initial frequencies) may both occur. Facultative fixation requires different selling rates for the dominant and recessive type. Protection of the polymorphism requires resource allocation for male and female function. In this connection the problem of purely genetically caused population extinction is discussed.
For general frequency dependence and regular segregation, the chances for establishment of a completely recessive gene are compared to those of a completely dominant gene. It is proven that the process of establishment of the recessive gene, despite a fitness advantage, may be considerably endangered by drift effects if random mating prevails. The recessive gene may reach the same effectivity in establishment as a dominant gene, only if the recessive homozygote mates exclusively with its own type during the period of establishment.     

Perinatal Vertical Transmission of Chikungunya Virus in Ruili,a Town on the Border between China and Myanmar

正Dear Editor,Chikungunya virus (CHIKV), an arbovirus in the family of Togaviridae, genus Alphavirus, is transmitted by the A.aegyptii or A. albopictus mosquito, and causes disease in humans characterized by fever, rash, and arthralgia (Silva and Dermody 2017; Suhrbier 2019). It was first reported in 1953 in Tanzania, and caused only a few outbreaks and sporadic cases in Africa and Asia in last century. However, in the epidemic in 2004, CHIKV acquired mutations that conferred enhanced transmission by the A. albopictus mosquito(Schuffenecker et al. 2006). Since then, it has successively caused outbreaks in Africa, the Indian Ocean, South East Asia, the South America, and Europe (Zeller et al. 2016).