紫色红曲霉Mp-21胞内次级代谢产物的分离纯化与活性研究

【目的】紫色红曲霉(Monascus purpureus) Mp-21胞内次级代谢产物的分离纯化与活性研究。【方法】通过综合运用多种色谱分离方法对次级代谢产物进行分离纯化,最后通过多种图谱数据对化合物进行结构的解析与鉴定。对分离纯化得到的单体化合物进行抗氧化与降血糖相关酶抑制活性的测定。【结果】从紫色红曲霉Mp-21胞内分离纯化并鉴定出3个活性化合物baicalein (1)、genistein (2)、glycitein (3),其中化合物1为首次从红曲菌科中发现,化合物2和3为首次从紫色红曲霉中发现。在体外抗氧化和抑制酶活性试验中,化合物1对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、O2–、OH–自由基具有较强的清除能力,对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶也具有较强的抑制作用,IC50分别为5.67、17.46、36.40、30.94、430.93μg/mL。【结论】紫色红曲霉Mp-21具有开发成抗氧化、降血糖等功能性食品的潜力。     

红色红曲霉Mr-1的次级代谢产物生物活性成分分析

【背景】红曲霉(Monascus)是一种重要的药食同源性真菌,其自身产生的次级代谢产物具有多种生理活性功能,然而红曲霉中的生物活性成分却鲜有报道。利用红曲霉发酵液进行药效物质成分追溯,对了解红曲霉药效物质基础具有十分重要的意义。【目的】对红色红曲霉(M.ruber)Mr-1次级代谢产物中的生物活性成分和生物学功能进行研究。【方法】采用硅胶柱、SephadexLH-20凝胶柱等色谱技术对活性成分进行分离纯化,通过核磁共振和高分辨质谱技术对化合物结构进行解析;对鉴定的化合物进行体外抗氧化、抑菌和酶活性测定。【结果】从红色红曲霉Mr-1次级代谢产物中分离得到4个活性化合物,鉴定为3个黄酮类化合物Luteolin(1)、Hesperetin(2)、Glycitein(3)和1个萜类化合物Ursolic acid(4)。化合物1、2、4为首次从红曲菌科中分离得到。在抗氧化试验中,化合物1对ABTS⁺、DPPH和OH^-自由基具有较强的清除能力,IC₅₀分别为13.36、8.74和32.75μg/mL;在抑菌试验中,化合物4对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和李斯特菌(Listeria monocytogenes)表现出中等强度的抑菌能力,抑菌圈直径分别为13.4 mm和11.9 mm;在α-葡萄糖苷酶抑制活性试验中,化合物4表现出很强的抑制能力,IC₅₀为21.34μg/mL。【结论】红色红曲霉Mr-1是宝贵的微生物种质资源,其产生的次级代谢产物生物活性成分多样,具有开发成功能性食品原料的潜能。     

北桑寄生内生真菌的分离及其次级代谢产物分析

首次对药用植物北桑寄生叶片中的内生真菌进行分离纯化,从中筛选出具有较高生物活性的菌株,鉴定此菌株并对其次级代谢产物进行初步分离。采用组织块法分离内生真菌,对其进行抗氧化活性和抑菌活性筛选;通过形态学和分子生物学方法鉴定其种属;运用柱色谱、重结晶等方法分离次级代谢产物,波谱学鉴定其结构。从北桑寄生叶片中分离纯化得到29株内生真菌,检测得到一株具有较高抗氧化和抑菌活性的菌株,鉴定为Alternaria alternata,从该菌次级代谢产物中首次分离得到3个单体化合物,分别为alternariol-5-O-methyl ether(1)、alternariol(2)、cis,cis-9,12-octadecadienoic acid(3)。化合物1和2具有较弱的抗氧化活性,化合物1和3表现出一定的抑菌活性。     

一株海洋真菌Penicillium sp.QF046的细菌群体感应抑制剂的分离和鉴定

目的:从海洋真菌中筛选得到新型群体感应抑制剂,并对其进行活性评价。方法:首先利用紫色杆菌CV026指示菌株对真菌发酵粗提物进行活性筛选。其次通过18S r DNA序列比对进行菌种鉴定,同时采用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱和高效液相色谱等技术并结合活性追踪检测分离纯化的活性化合物,再通过核磁质谱分析确定其结构。最后利用定量测定方法检测其在亚抑菌浓度下对紫色杆菌紫色菌素产量影响以及RT-PCR检测与QS调控相关基因的m RNA表达的影响。结果:从海藻共生菌中筛选到一株具有紫色杆菌群体感应抑制活性的海洋真菌Penicillium sp.QF046,其次级代谢产物中纯化到的活性化合物根据结构鉴定为一种星形曲霉毒素(asteltoxin)。该化合物对于紫色杆菌群体感应抑制浓度低于阳性对照化合物呋喃酮C30,同时抑制了群体感应相关基因m RNA水平的表达。结论:从海洋真菌Penicillium sp.QF046代谢产物中发现了一种抑制紫色杆菌群体感应的星形曲霉毒素,为进一步通过结构改造研发新型抗菌药物提供良好的前体化合物。     

雷公藤植物内生Micromonospora sp. M66生产的一组吲哚生物碱

【目的】研究稀有放线菌——雷公藤内生小单孢菌(Micromonospora sp.M66)的次级代谢产物,为微生物药物或农用生物制剂开发提供结构多样的化合物资源。【方法】利用薄层层析、正(反)相硅胶柱层析、凝胶层析、液相色谱等技术对M66菌株中次级代谢产物进行分离纯化,利用波谱技术对化合物进行结构鉴定。【结果】最终分离纯化了7个单体化合物,结合质谱与核磁技术对这7个化合物进行了结构解析和鉴定,它们属于一组吲哚生物碱。化合物2是重要的植物生长调节剂,化合物3对淋巴细胞性白血病细胞P388、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母的增殖有抑制作用,化合物6对金黄色葡萄球菌有很好的抑制作用。【结论】化合物3-7首次从小单胞菌中鉴定出来,表明该小单孢菌具有较强的利用吲哚或色氨酸合成次级代谢产物的能力和挖掘生物碱类药物的潜力。     

卡伍尔氏链霉菌NA4突变株ΔbafAI的次级代谢产物研究

链霉菌产生的次级代谢产物是农用和医药抗生素的重要来源。为了更深入挖掘卡伍尔氏链霉菌NA4潜在多样的次级代谢产物,对阻断NA4主产物bafilomycins的突变株ΔbafAI随机激活的代谢产物进行分离和鉴定。采用HP20固相萃取、硅胶柱色谱、凝胶柱色谱以及半制备HPLC等方法对ΔbafAI代谢产物进行分离纯化;使用NMR和MS确定化合物结构,并对单体化合物进行了生物活性测定。共分离鉴定6个化合物:环(L-异亮氨酸-L-脯氨酸)(1)、环(L-缬氨酸-L-脯氨酸)(2)、环(L-脯氨酸-L-亮氨酸)(3)、环(L-脯氨酸-L-苯丙氨酸)(4)、(2E, 4E)-5-(3-羟苯基)-戊-2, 4-二烯酰胺(5)和5′-脱氧-5′-甲硫肌苷(6)。6个化合物均是阻断NA4主产物后非特异激活的或产量显著提高的化合物,均为该菌中首次分离;化合物5和6是第二次从天然提取物中分离得到;化合物1和2显示出抗白色念珠菌活性,并首次报道了化合物5的抗氧化活性。进一步丰富了卡伍尔氏链霉菌NA4次级代谢产物研究,为激活沉默或低表达次级代谢产物合成基因簇提供了有益借鉴。     

红曲霉繁殖相关wetM基因的克隆与生物信息学分析

红曲霉(Monascus spp.)是一类次级代谢产物极为丰富的食药用丝状真菌,其繁殖能力是大规模工业化生产的前提。以实验室保藏紫色红曲霉(Monascus purpureus)Mp-21为研究对象,通过高通量转录组(RNA-Seq)测序获得菌株转录本数据后进行注释分析,首次克隆出红曲霉繁殖相关wetM基因并进行生物信息学分析。wetM基因开放阅读框内(ORF)长度为1 659 bp,负责翻译552个氨基酸,分子式C_(2605)H_(4067)N_(781)O_(831)S_(18),分子量60 199.76,理论等电点(pI)8.15。进一步对wetM基因中的ORF序列分析得到的WetA蛋白与其他丝状真菌中的WetA蛋白在最后的90个氨基酸显示出极高的相似度,有一定的同源性,其保守结构域含有多个结构类型,属于非典型结构域。     

洛伐他汀工业菌株土曲霉HZ01的次级代谢产物合成分析

【目的】分析洛伐他汀工业生产菌株土曲霉HZ01的次级代谢产物合成能力,为后期的遗传改造、次级代谢产物及其基因簇挖掘提供指导。【方法】对洛伐他汀发酵条件下的样品进行了转录组分析,同时运用色谱分离技术及波谱学方法对主要次级代谢产物进行了分离和结构鉴定。【结果】洛伐他汀合成相关基因转录水平非常高,还有4个聚酮合酶(PKS)、6个非核糖体多肽合成酶(NRPS)和1个PKS-NRPS杂合酶基因进行了转录,其他PKS和NRPS基因都处于沉默状态。此外,从该菌的发酵产物中分离鉴定了10个主要副产物并确定了其结构。【结论】土曲霉HZ01是一株优良的洛伐他汀生产菌株,在构建次级代谢产物异源合成细胞工厂和鉴定次级代谢产物生物合成途径方面具有很好的应用潜力。     

基于RNA-Seq分析MpigE在红曲霉色素生物合成中的转录调控

【目的】分析MpigE的缺失在转录水平对红曲色素产生的影响。【方法】对实验室保存的野生型紫色红曲霉(Monascus purpureus)Mp-21和△MpigE菌株进行高通量转录组测序、注释、表达差异基因功能富集分析和基因通路富集分析,在转录水平揭示MpigE缺失后红曲霉色素产量变化的原因。【结果】通过RNA-Seq测序,每个样品获得7.5–8.5 Gb的原始数据,经过拼接后得到7219个转录本(Unigenes),其中成功注释的为5692个。差异基因表达富集分析发现基因缺失菌株△MpigE相较于野生型菌株Mp-21上调差异基因达到199个,下调差异基因为293个。【结论】MpigE的缺失能够促进红曲霉中中央碳代谢和乙酰辅酶A代谢相关基因的表达以此影响色素生物合成。     

土壤来源链霉菌KIB-717抗植物病原真菌活性成分研究

运用中压MCI柱色谱和半制备HPLC等分离手段对云南省腾冲高黎贡山土壤来源链霉菌KIB-717次级代谢产物进行分离纯化,得到3个单体化合物。运用NMR和MS等波谱方法,并参考相关文献,对所得化合物进行结构分析,分别鉴定为β-rubromycin(1)、γ-rubromycin(2)、griseorhodin F(3)。运用滤纸片法测定这三个化合物对植物病原真菌的抑菌活性。抑菌实验首次证明化合物1和2对番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)、稻瘟病病菌[Magnaporthe grisea(Hebert)Barr.]等所测植物病原真菌表现出一定的抑制作用。     

梵净山土壤链霉菌Streptomyces sp.FJS 31-2生产的Ⅲ型聚酮类化合物

研究特殊生境梵净山土壤来源链霉菌Streptomyces sp.FJS31-2次级代谢产物,为微生物药物开发提供结构复杂新颖物质来源,也为其衍生物的合成提供先导物。通过薄层层析、反复正(反)相硅胶柱层析等技术对Streptomyces sp.FJS31-2次级代谢产物纯化分离;利用质谱、核磁共振波谱技术进行结构鉴定。从Streptomyces sp.FJS31-2发酵产物分离得到3个化合物,结合质谱、核磁共振波谱技术进行结构解析,鉴定为2-(2'S-羟基丙基)-7-羟基色原酮(1)、Aloesone(2)和3,4-dihydro-3-(2-oxo-propyl)-3,6,8-trihydroxy-1(2H)-naphthalenone(3),都为III型聚酮类化合物。化合物1~3是首次从放线菌家族中分离鉴定得到天然产物。     

南海珊瑚来源真菌Aspergillus sp.SCSIO 40435的分离鉴定及其次级代谢产物研究

【目的】南海珊瑚共附生真菌Aspergillus sp. SCSIO 40435次级代谢产物分离鉴定及抑菌活性筛选。【方法】利用稀释涂布平板法分离珊瑚共附生真菌。采用单菌多代谢产物方法(one strain many compounds,OSMAC)对分离菌株进行化学多样性筛选,并采用滤纸片扩散法对真菌发酵产物进行抑菌活性分析。通过ITS测序鉴定活性菌株SCSIO 40435的分类地位,运用多种色谱手段从其粗提物中分离纯化单体化合物,并利用各种波谱手段(HRESIMS、1D和2D NMR、单晶X-ray衍射法等)确定化合物的结构。最后,采用微量肉汤稀释法对单体化合物的抑菌活性进行评估。【结果】从南海珊瑚样品中分离得到19株共附生真菌,结合化学多样性和抑菌活性分析,筛选出1株产物丰富且具有多种抑菌活性的菌株SCSIO40435。利用ITS测序分析将其鉴定为曲霉属真菌(Aspergillus sp.),进一步从其发酵产物中分离鉴定了4个对三联苯类化合物：dicandidusin A(1)、candidusin A(2)、terphenyllin(3)和4″-deoxyterphenylli...     

链霉菌KIB-H1556次级代谢产物抗植物真菌活性研究

对曼陀罗(Datura stramonium L.)根际链霉菌Streptomyces sp.KIB-H1556的次级代谢产物进行研究,利用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱和半制备HPLC等分离手段对其发酵产物进行分离纯化,采用MS和NMR等波谱学手段并结合文献数据鉴定了3个单体化合物的结构,分别为:Bafilomycin D(1)、Bafilomycin B1(2)和Bafilomycin B2(3)。初步抗植物病原真菌活性筛选发现化合物2和3具有广谱抗真菌活性,尤其对玉米病原真菌的抑制活性显著,可作为玉米病原真菌病害的潜在生物防治剂。     

高速逆流色谱分离真菌Aspergullus versicolor中二苯醚类化合物

首次运用高速逆流色谱(HSCCC)技术从经表观遗传试剂诱导的曲霉属真菌Aspergullus versicolor的次级代谢产物中快速分离纯化得到二苯醚类化合物diorcinol,建立了快速分离制备杂色曲霉次级代谢产物中的二苯醚类化合物的方法。本研究首先对经过表观遗传试剂诱导的菌株DJ013的发酵液用乙酸乙酯浸提,萃取富集二苯醚类成分,然后以石油醚-乙酸乙酯-甲醇-水(4∶5∶4∶5,v/v)为两相溶剂系统进行高速逆流色谱分离纯化,上相为固定相,下相为流动相,流速5.0 m L/min,实验温度25℃,转速为800 rpm,检测波长为220 nm。对所得到的目标化合物经超高效液相色谱(UPLC)纯度分析,其纯度在97%以上。通过质谱、核磁等波谱技术鉴定所分离得到的目标化合物为二苯醚类化合物diorcinol。与前期研究中采用的柱色谱法、HPLC等多种方法相结合的长达48 h的制备周期相比,高速逆流色谱法仅需55 min,效率大大提高。该结果表明,本研究建立的高速逆流色谱方法可高效高纯度获得具有抗菌活性的二苯醚类化合物,将为二苯醚化合物的进一步研究提供高效制备方法。     

极地海洋真菌赛氏曲霉活性成分研究

通过对菌株r DNA-ITS序列和系统发育多样性进行分析,鉴定该菌株为赛氏曲霉;对赛氏曲霉用大米培养基进行固体发酵培养,对其发酵产物采用有机溶剂萃取、硅胶柱色谱层析、反相ODS柱色谱层析、薄层色谱层析、Sephadex LH-20凝胶柱色谱层析和制备型高效液相色谱等分离纯化手段进行分离,得到7个单体化合物。对分离得到单体化合物采用质谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、二维核磁共振等现代波谱技术对其进行结构鉴定;对单体化合物的MIC值进行测定,其中化合物L-1对耐甲氧西林金黄色葡萄球(MRSA)、耐甲氧西林表皮葡萄球菌(MRSE)有一定的抑菌活性,对大肠杆菌有明显的抑菌活性。     

链霉菌Streptomyces antibioticus NRRL 8167中Naphthgeranine A生物合成基因簇的分析鉴定

【背景】微生物来源的天然产物是小分子药物或药物先导物的重要来源。对链霉菌Streptomyces antibioticus NRRL 8167的基因组分析显示,其包含多个次级代谢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】对链霉菌S. antibioticus NRRL 8167中次级代谢产物进行研究,以期发现结构新颖或生物活性独特的化合物,并对相应产物的生物合成基因簇和生物合成途径进行解析。【方法】利用HPLC图谱结合特征性紫外吸收和LC-MS方法,排除S. antibioticus NRRL 8167产生的已知化合物,确定具有特殊紫外吸收的化合物作为挖掘对象,然后利用正、反相硅胶柱色谱、高效液相色谱等技术对次级代谢产物进行分离纯化,分离化合物。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;提取链霉菌S. antibioticus NRRL 8167基因组DNA,利用PacBio测序平台进行基因组测序;利用生物信息学对基因组进行注释,并对合成该化合物的基因簇进行定位分析,推导其生物合成途径。【结果】确定这个化合物是NaphthgeranineA,属于聚酮类化合物。全基因组序列分析发现S.antibioticusNRRL8167基因组含有28个次级代谢产物生物合成基因簇,其中基因簇20可能负责Naphthgeranine A的生物合成,并对其生物合成途径进行了推导。【结论】基于紫外吸收光谱和质谱特征,从S. antibioticus NRRL 8167菌株的发酵提取物中分离鉴定了一个聚酮类化合物Naphthgeranine A。该菌株的全基因组测序为其生物合成基因簇的鉴定提供了前提,对Naphthgeranine A生物合成基因簇和生物合成途径的推测为进一步研究这个化合物的生物合成机制奠定了基础。     

海洋链霉菌Streptomyces sp.B9173的色霉素A_3及其类似物

链霉菌(Streptomyces sp.B9173)是从智利的太平洋沿岸沉积物中分离得到的海洋放线菌,据报道它可以产生多个哌嗪二酮类生物碱化合物。在这个菌株的全基因组测序完成后,我们首先利用Neighbor-Joining法构建系统发育树,将该菌株初步鉴定为Streptomyces rishiriensis。然后,通过薄层层析、正反相硅胶柱色谱、凝胶色谱、液相半制备等技术对B9173菌株中次级代谢产物进行分离纯化,获得了3个单体化合物,并结合质谱、核磁共振技术对这3个化合物进行结构解析和鉴定。结构鉴定表明化合物1为色霉素A3,化合物2和化合物3初步确定为两个新的色霉素类似物,这为从特殊环境微生物寻找新型药物提供基础。     

东乡野生稻内生放线菌分离及菌株S123次级代谢产物分析

【目的】从东乡野生稻(Oryza rufipogon)中分离和鉴定内生放线菌,对其进行抗菌活性筛选,并分析高抗菌活性菌株S123的次级代谢产物。【方法】采用S培养基对东乡野生稻内生放线菌进行分离、纯化,并构建16S rRNA基因序列系统发育进化树进行菌株鉴定。以琼脂扩散法和菌丝生长速率法进行抗菌活性筛选,同时设计简并引物检测菌株I型聚酮合酶(PKS-I)基因。对具广谱抗菌活性的菌株S123进行分批大量发酵,运用多种色谱方法对发酵产物进行分离、纯化,利用MS和NMR分析鉴定化合物的结构。【结果】从东乡野生稻中共分离到11株内生放线菌,分别属于链霉菌属(8株)和假诺卡氏属(3株)。其中有8株具有抗菌活性,8株呈现I型PKS阳性。从高抑菌活性菌株S123中分离到化合物Nigericin和17-O-demethylgeldanamycin,其中Nigericin对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌及水稻纹枯病菌均有抑制活性。【结论】对东乡野生稻内生放线菌进行了分离、鉴定和抗菌活性筛选,并从中分到两种与I型PKS基因相关活性的化合物Nigericin和17-O-demethylgeldanamycin,为研究东乡野生稻内生放线菌的多样性和次级代谢产物的分离提供依据。     

青海湖土壤来源链霉菌L8次级代谢产物的分离与鉴定及抑菌活性研究

采用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱、半制备HPLC等分离方法对青海湖干旱土壤来源的链霉菌Streptomyces pactum L8的次级代谢产物进行分离纯化,共得到7个化合物。通过NMR、MS等波谱数据分析,对所得化合物进行结构解析,鉴定为Germicidin B(1)、Germicidin A(2)、1-Acetyl-β-carboline(3)、N-Isobutylacetamide(4)、cyclo-(1-Pro-1-Val)(5)、cyclo-(1-Pro-1-Phe)(6)和3-Hydroxy-3-(2-Hydroxyethyl)-6-(3-Methylbut-2-en-1-yl)indolin-2-one(7),其中化合物7为新化合物。初步抑菌活性筛选发现化合物3对金黄色葡萄球菌有微弱的活性,化合物4对玉米弯孢病菌有弱的抑制作用。     

银杏内生真菌Aspergillus oryzae YX-5抗肿瘤活性物质的分离与鉴定

【背景】植物内生真菌是天然活性物质的重要来源。【目的】对一株具有抗肿瘤活性的银杏内生真菌米曲霉Aspergillus oryzae YX-5进行活性物质的分离与鉴定。【方法】将该菌株发酵培养后,发酵液经乙酸乙酯萃取,采用减压柱层析、葡聚糖凝胶柱层析和高效液相色谱分析,从其代谢产物中分离活性化合物,在分离过程中以MTT法跟踪检测分离到的各组分及纯化合物的抗肿瘤活性。【结果】从菌株YX-5的发酵产物中分离纯化得到4个化合物。经核磁共振和高分辨质谱分析,将其分别鉴定为羟基曲霉酸(1)、环(4-羟脯氨酸-苯丙氨酸)(2)、环(亮氨酸-苯丙氨酸)(3)和环(丙氨酸-苯丙氨酸)(4)。其中羟基曲霉酸对人宫颈癌HeLa细胞具有显著的细胞毒活性,其IC_(50)为1.07μg/mL。【结论】报道羟基曲霉酸在抗肿瘤方面的活性,表明米曲霉及羟基曲霉酸在抗肿瘤天然产物开发中具有一定的应用潜力。