一株海洋真菌Aspergillus jensenii LW128的次级代谢产物及其抗菌活性研究

【目的】研究一株西北太平洋深海沉积物来源真菌Aspergillus jensenii LW128的次级代谢产物及其抗菌活性。【方法】利用硅胶柱色谱(silica gel column chromatography)、凝胶柱色谱(Sephadex LH-20 column chromatography)和反相高效液相色谱(reversed-phase high-performance liquid chromatography, RP-HPLC)等方法对菌株的发酵粗提物进行分离纯化得到单体化合物;将核磁共振波谱(nuclear magnetic resonance, NMR)、质谱(mass spectrometry, MS)数据与相关文献报道数据进行比对后确定化合物结构;采用肉汤微量稀释法测定化合物的抗菌活性。【结果】从海洋真菌Aspergillus jensenii LW128中分离并鉴定了10个已知化合物,分别为diorcinol D(1)、diorcinol K(2)、diorcinol I(3)、(+)-(7S)-7-O-methylsydonic acid (4)、(+)-s...     

人参皂苷Rb1转化菌株筛选及转化产物分析

【背景】许多微生物能够对皂苷类化合物进行生物转化,因此,通过微生物对皂苷类化合物不同位置结构的修饰能获得高活性的皂苷成分。【目的】从分离纯化的菌株中筛选能将人参皂苷Rb₁转化为药理活性较高的稀有人参皂苷。【方法】从三七根际土壤及三七茎中分离纯化了36株真菌,首先利用产β-葡萄糖苷酶的方法对菌株进行皂苷转化活性初筛,再以人参皂苷Rb₁为底物进行皂苷转化活性复筛,通过薄层色谱(thinlayerchromatography,TLC)、高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)和质谱(mass spectrometry, MS)等方法对转化产物进行分析。【结果】筛选出一株对人参皂苷Rb₁具有较高转化活性的菌株F17,通过形态学观察及对内转录间隔区(internaltranscribedspacer,ITS)序列分析,菌株F17被鉴定为拟盘多毛孢属菌(Pestalotiopsis biciliata)。P. biciliata可将人参皂苷Rb₁转...     

基于超高效液相色谱-串联质谱技术的柑橘黑点病菌(Diaporthe citri)发育关联代谢物分析

【目的】柑橘黑点病是柑橘间座壳菌(Diaporthe citri)引起的真菌性病害,是危害柑橘的重要病害之一,D. citri在生长发育过程中经历菌丝生长(10 d, T1)、分生孢器形成(20 d, T2)和分生孢器产孢(30 d, T3)三个阶段。通过不同发育阶段代谢组分析,挖掘病原菌发育过程中标记物、关键代谢物,为黑点病菌产孢机制、代谢调控等深入研究提供依据。【方法】利用超高效液相色谱-串联质谱(ultra performance liquid chromatography/tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)技术分析了D. citri发育过程中的代谢变化,采用主成分分析(principal component analysis, PCA)和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis, OPLS-DA),筛选出了显著差异代谢物并进行了KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析。【结果】D. cit...     

果蝇CYP6G1真核表达及其对新烟碱类杀虫剂的体外代谢

【目的】CYP6G1是黑腹果蝇Drosophila melanogaster体内重要的P450酶，其底物谱广泛，除了介导黑腹果蝇对DDT的抗性之外，还与其对新烟碱类和氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性密切相关，但目前CYP6G1的代谢功能与黑腹果蝇抗药性之间的因果关系还缺乏一些直接证据。【方法】本研究通过建立Bac-to-Bac昆虫杆状病毒真核表达系统，功能性地表达了果蝇细胞色素P450酶CYP6G1,以吡虫啉为阳性对照，利用超高效液相色谱(ultra-performance liquid chromatography, UPLC)和超高效液相色谱串联质谱(ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)分析CYP6G1对噻虫啉和噻虫嗪的体外代谢情况。【结果】孵育2 h后，重组CYP6G1能够羟基化吡虫啉和噻虫啉，使它们的含量分别减少17.6%±7.1%和4.2%±2.3%;重组CYP6G1可以促进噻虫嗪转化为噻虫胺，使噻虫嗪含量减少5.8%±2.1%。【结论】本研究结果为果蝇CYP6G1的...     

红色红曲菌M7的丝衣霉酸基因簇及其功能研究

【目的】明确红色红曲菌(Monascus ruber) M7的基因组中是否存在丝衣霉酸(byssochlamic acid, BA)基因簇,并探讨BA基因簇中聚酮合酶基因mr-Bys及3-羟酰基辅酶A脱氢酶基因mr-hdh对BA产生的影响。【方法】采用生物信息学方法对M7基因组进行分析,以确定BA候选基因簇;以基因敲除及过表达方法研究mr-Bys和mr-hdh对BA产生的影响;以超高效液相色谱(ultra-performance liquid chromatography, UPLC)和质谱(mass spectrometry, MS)方法分析BA。【结果】在红色红曲菌M7基因组中发现了BA基因簇,敲除mr-Bys后,BA消失,而敲除和过表达mr-hdh均可影响BA的产生。【结论】红色红曲菌M7基因组中存在BA基因簇,可产生BA。研究结果不仅丰富了红曲菌次生代谢产物及其合成途径的相关研究,也为以红曲菌为菌种开发新产品奠定了基础。     

基于中肠代谢组学意大利蜜蜂工蜂枣花病的发病机理研究

【目的】利用代谢组学分析患枣花病意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂中肠内代谢物变化,挖掘出与蜜蜂枣花病相关的重要代谢通路,旨在揭示蜜蜂枣花病发病机制,为枣花病靶向药物的研发提供理论依据。【方法】分别利用液相色谱-质谱联用(liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS)和气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)技术对患枣花病和健康意大利蜜蜂工蜂进行中肠非靶向代谢组检测;通过主成分分析(principal component analysis, PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis, OPLS-DA),以变量投影重要性(variable projection importance, VIP)>1.0,差异倍数(fold change, FC)>2.0和P<0.05为标准筛选差异代谢物,并对其进行KEGG注释和通路富集;利用生...     

基于超高效液相色谱-电喷雾-质谱、天然产物词典和活性筛选的艾纳香内生真菌次生代谢产物

【背景】植物内生真菌是天然活性小分子的重要来源,但由于种类繁多,导致寻找结构新颖、活性强的化合物非常困难,重复分离已成为制约新型药源小分子发掘的瓶颈。【目的】综合各种技术,快速寻找目标活性次生代谢产物。【方法】通过对菌株分子鉴定、天然产物词典(dictionaryofnatural products,DNP)数据库检索、超高效液相色谱-电喷雾-质谱(ultraperformanceliquidchromatographyquadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTof-MS)分析、滤纸片法抑菌实验和色谱技术跟踪获得活性单体化合物。运用质谱和单晶衍射技术对化合物结构进行鉴定,96孔板法对单体化合物进行活性评价。【结果】分离鉴定出11株艾纳香内生真菌,筛选出一株各方面表现良好的艾纳香内生菌菌株Diaporthe sp.,从其大米培养基中获得一个单体化合物Cytochalasin H,活性评价显示其对枯草芽孢杆菌具有很好的抑制活性,MIC值为32μg/mL。【结论】将多种筛选技术相结合的方法应用于艾纳香内生真菌活性代谢产物的发掘,为快速寻找活性先导化合物提供了很好的借鉴。     

双向电泳结合质谱初步分析蛇岛蝮蛇毒蛋白质组

采用荧光染料(Cy5)标记中国辽宁蛇岛蝮(Gloydius shedaoensis shedaoensis,GSS)蛇毒(snake venom,SV,GSS-SV)蛋白质,获得了该蛇毒的双向十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(2D SDS-PAGE)图谱,经DeCyder软件分析,分辨出1000多个蛋白点,分子量范围在10～150ku间,等电点在4～7的蛋白质点占78.8%。凝胶后染色(post-staining)采用蛋白荧光染料Deep Purple,选取的5个蛋白点经胶内酶解,产生的肽段经高效液相色谱-电喷雾串联质谱(high performance liquid chromatography/HPLC-electro-spray ionization tandem mass spectrometry/ESI-MS/MS,HPLC-ESI-MS/MS)进行序列测定,质谱数据经Sequest Bioworks软件分析,为蛇毒L-氨基酸氧化酶、金属蛋白酶、类凝血酶、纤溶酶原激活物和磷脂酶A2的同源蛋白。本研究采用的荧光标记2DSDS-PAGE结合HPLC-ESI-MS/MS的技术适于高通量研究蛇毒蛋白组成。     

武夷菌素高产基因工程菌株Streptomyces albulus OoWysR活性成分的分离鉴定

【背景】武夷菌素高产基因工程菌株Streptomyce albulus OoWysR具有明显的抑菌效果。【目的】明确S.albulus OoWysR的活性成分。【方法】采用柱层析法,利用大孔吸附树脂、离子交换树脂和高效液相色谱等对S.albulus OoWysR的活性成分进行分离纯化,经高分辨率电喷雾电离质谱(high-resolution electrospray ionization mass spectrometry,HR-ESI-MS)和核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)等波谱技术对化合物化学结构进行鉴定,并通过生长速率法测定化合物的生物活性。【结果】从S.albulus OoWysR中分离鉴定出4个化合物,分别为对羟基苯甲酸(1)、吡咯-2-羧酸(2)、对羟基苯乙醇(3)和云南霉素(4)。化合物1对玉米弯孢病菌、番茄叶霉病菌、玉米小斑病菌和烟草赤星病菌具有一定的抑制作用;化合物2对番茄灰霉病菌、大豆菌核病菌、苹果腐烂病菌、玉米小斑病菌、小麦赤霉病菌、稻瘟病菌和烟草赤星病菌具有一定的抑制作用;化合物3对番茄灰霉病菌、苹果轮纹病菌、玉米小斑病...     

基因组信息指导的星海链霉菌中2-甲硫基-N6-(4-羟基异戊烯基)-腺苷的分离鉴定

【目的】研究海洋链霉菌新种星海链霉菌Streptomyces xinghaiensis NRRL B24674~T次级代谢物中是否存在2-甲硫基-N~6-异戊烯基修饰的腺苷。【方法】通过生物信息学分析星海链霉菌S.xinghaiensis NRRL B24674~T基因组序列,寻找这类化合物的生物合成相关基因;采用正相硅胶柱色谱、反相硅胶柱色谱、凝胶柱色谱和高效液相色谱等分离技术对该菌株的发酵粗提物进行分离纯化;利用质谱与核磁共振等波谱技术鉴定化合物的结构。【结果】在星海链霉菌基因组中找到含有2-甲硫基-N~6-异戊烯基修饰的化合物生物合成途径中的2个同源蛋白;从该菌的发酵液中分离鉴定了2-甲硫基-N~6-(4-羟基异戊烯基)-腺苷(ms2io6A)。【结论】星海链霉菌S.xinghaiensis NRRL B24674~T存在此类腺苷修饰反应,并且是首次在链霉菌中发现此类腺苷修饰。生物信息学分析预示着链霉菌中可能普遍存在此类核酸或者核苷修饰。     

红树林源白骨壤链霉菌中多环稠合大环内酰胺类化合物的结构多样性研究

【目的】通过基因组挖掘的方法,研究红树林来源白骨壤链霉菌Streptomyces avicenniae 9-9中多环稠合大环内酰胺(PTMs)类化合物的结构多样性。【方法】通过生物信息学分析白骨壤链霉菌基因组序列,寻找PTMs类化合物的生物合成相关基因;利用UPLC-MS/MS技术对该菌的次级代谢产物进行分析。【结果】在白骨壤链霉菌基因组中发现PTMs生物合成基因簇(aviA-D);从菌液提取物中鉴定出5个PTMs类化合物,其中包括ikarugamycin(化合物1)和capsimycin B(化合物2);基于PTMs类化合物5-6-5环类型的MS/MS碎裂规律,对化合物3–5的结构进行了推测。【结论】红树林来源白骨壤链霉菌S.avicenniae 9-9具有产生5-6-5环类型的PTMs类化合物的能力。     

利用基因组学和MALDI-TOF MS技术鉴定放线菌纲细菌的核糖体蛋白质标志物

【目的】基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)法基于微生物的特征蛋白指纹图谱鉴定菌种,本研究利用基因组学和MALDI-TOFMS技术鉴定放线菌纲细菌的核糖体蛋白质标志物。【方法】从MALDI-TOF MS图谱数据库选取放线菌纲代表菌种,在基因组数据库检索目标菌种,获取目标菌株或其参比菌株的核糖体蛋白质序列,计算获得分子质量理论值,用于注释目标菌株MALDI-TOFMS指纹图谱中的核糖体蛋白质信号。【结果】从8目,24科,53属,114种,142株放线菌的MALDI-TOFMS图谱中总共注释出31种核糖体蛋白质。各菌株的指纹图谱中核糖体蛋白质信号数量差异显著。各种核糖体蛋白质信号的注释次数差异显著。总共15种核糖体蛋白质在超过半数图谱中得到注释,注释次数最高的是核糖体大亚基蛋白质L36。【结论】本研究找到了放线菌纲细菌MALDI-TOF MS图谱中常见的15种核糖体蛋白质信号,可为通过识别核糖体蛋白质的质谱特征峰鉴定放线菌的方法建立提供依据。     

海绵来源链霉菌S52-B中氨酰胺天然产物的分离与鉴定

【背景】海洋微生物是复杂海洋生态环境中重要的生物资源之一。海洋微生物所产生的活性天然产物极为丰富,是药物或药物先导化合物的重要来源。【目的】探索海洋中海绵来源链霉菌Streptomycessp.S52-B的优势生长条件,挖掘其次级代谢产物,以期分离具有良好生物活性的天然产物。【方法】根据"One Strain Many Compounds"(OSMAC)策略,寻找利于Streptomyces sp. S52-B生长和次级代谢产物产生的优势培养基,结合质谱及特征性的紫外吸收谱图,选择培养基进行大量发酵。利用正相硅胶柱色谱、葡聚糖凝胶柱色谱和制备型高效液相色谱等进行分离纯化,并应用高分辨质谱和核磁共振光谱进行化合物结构解析。【结果】确定培养基A–D为海洋链霉菌S52-B的优势培养基,基于紫外吸收光谱与质谱分析,从培养基A的大量发酵物中分离鉴定3个具有吡咯并[4,3,2-de]喹啉核心结构的含氯化合物,属于氨酰胺类天然产物,其中Ammosalic acid为新结构化合物。【结论】已知含有吡咯并喹啉母核的氨酰胺类家族化合物具有优良的抗癌活性。本研究从海绵来源链霉菌S52-B中分离鉴定了3个氨酰胺类化合物,其中一个是新结构化合物,不仅丰富了此类化合物家族的结构类型,也为研究其生物合成途径中的未知机理奠定了基础,还有利于结合培养条件和基因组信息从这株海绵来源链霉菌中挖掘新结构的活性天然产物。     

链霉菌CB02959中四霉素及四烯菌素的鉴定及培养基优化

【背景】四霉素(Tetramycin)和四烯菌素(Tetrin)是具有广谱抗真菌活性的四烯大环内酯类抗生素。链霉菌CB02959是一株雷纳霉素(Leinamycin)类化合物的潜在产生菌株,利用antiSMASH分析其基因组发现该菌株含有一个纳他霉素(Natamycin)类四烯大环内酯化合物的生物合成基因簇。【目的】对Streptomyces sp. CB02959中次级代谢产物进行研究,确定其是否可以产生四烯大环内酯化合物,对其发酵产物进行分离和结构鉴定,并进行初步的发酵优化以提高产量。【方法】基于生物信息学预测和高分辨质谱数据,推测CB02959中多烯化合物的结构;在不同发酵培养基中培养CB02959,确定适合大规模发酵的培养基;敲除tetrA基因以确定目标基因簇和四烯大环内酯化合物产生的相关性;分离和鉴定CB02959产生的主要代谢物的结构;通过改变培养基中葡萄糖、麦芽提取物和胰蛋白胨的含量,提高四烯大环内酯化合物的产量。【结果】通过对CB02959中纳他霉素类化合物生物合成基因簇的分析及16S rRNA基因序列的进化树分析,推测CB02959可能是一株新的四霉素和四烯菌素产生菌;在YEME发酵培养基中对CB02959进行大规模发酵,分离得到4个化合物,鉴定为四霉素A (1)、四霉素B (2)、四烯菌素A (3)、四烯菌素B (4);最后通过培养基的初步优化,将化合物1–4的产量分别提高至208.1、100.0、1 315.6、109.9 mg/L。【结论】通过基因组挖掘策略发现了一株新的四霉素和四烯菌素产生菌链霉菌CB02959,并通过培养基优化提升了其四烯大环内酯化合物的产量,此发现为这类抗真菌天然产物的后续开发奠定了基础。     

一株红树林曲霉菌Aspergillus sp.WHUF0343的次级代谢产物研究

【目的】研究分离自三亚亚龙湾红树林根系土壤的真菌Aspergillus sp. WHUF0343的次级代谢产物及其生物活性。【方法】利用硅胶柱层析、Sephadex LH-20凝胶柱层析和半制备高效液相色谱等技术对该菌的发酵产物进行分离纯化;综合利用核磁共振波谱(NMR)和质谱(MS)等现代波谱技术以及与文献数据对照确定化合物的结构;分别采用肉汤微量稀释检测法和MTS法对化合物进行抗菌和肿瘤细胞毒活性测试。【结果】从真菌Aspergillus sp.WHUF0343的发酵产物共分离并鉴定了10个化合物,分别为isoechinulin A (1)、neoechinulin A (2)、neoechinulin E (3)、preechinulin (4)、neoechinulin D (5)、variecolorin J (6)、dehydroechinulin (7)、questinol (8)、emodin (9)和catenarin (10)。活性评价显示化合物2、9和10对幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aure...     

稀有放线菌Lechevalieria rhizosphaerae NEAU-A2的次级代谢产物研究及遗传操作系统的建立

【背景】菌株Lechevalieria rhizosphaerae NEAU-A2是一株新的稀有放线菌,其基因组中包含多个与次级代谢产物生物合成相关的基因簇,具有产生丰富代谢产物的潜力。【目的】对稀有放线菌L. rhizosphaerae NEAU-A2的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,并建立其遗传操作系统。【方法】应用硅胶柱色谱和高效液相色谱等方法对菌株NEAU-A2的次级代谢产物进行分离和纯化,整合质谱分析、核磁共振等方法进行结构解析。在对该菌株全基因组测序的基础上,以基因组序列中编码杂合的聚酮合酶-非核糖体肽合成酶(PolyketideSynthase-Nonribosomal Peptide Synthetase,PKS-NRPSs)基因1609为目标基因,利用PCR-Targeting介导的基因置换技术构建重组质粒,通过接合转移的方式导入野生菌株。【结果】从菌株NEAU-A2中分离鉴定了2个新的吲哚二聚化合物(1,2)和5个已知化合物N-乙酰色胺(3)、4-((2-(1H-Indol-3-Yl)Ethyl)Amino)-4-Oxobutanoic Acid (4)、Brevianamide F (5)、4S,7R-Germacra-1(10)E,5E-Diene-11-Ol (6)、1H-吡咯-2-羧酸(7)。接合子通过培养2代即可获得双交换突变菌株,PCR分析结果显示PKS-NRPS基因被成功中断。【结论】从稀有放线菌L. rhizosphaerae NEAU-A2中分离鉴定出7个化合物,并成功建立了该菌的遗传操作系统。     

土霉素残留对蔬菜发酵过程微生物群落演替及代谢产物的影响

【目的】探究土霉素残留对蔬菜自然发酵过程中微生物群落演替和代谢产物动力学的影响,为评估抗生素残留对蔬菜发酵的影响提供理论基础。【方法】超高效液相色谱-串联质谱法测定土霉素残留;高效液相色谱法测定有机酸、电子鼻和气相色谱-质谱联用测定挥发性成分和高通量技术测定微生物种类。【结果】蔬菜自然发酵过程中,土霉素残留从4.00 mg/L下降到2.53 mg/L;不含抗生素残留的蔬菜发酵含有同型和异型乳酸发酵,而土霉素残留的蔬菜发酵仅含有同型乳酸发酵;同时,其特征微生物由Lactobacillus pentosus和Lactobacillus plantarum转变为Lactobacillus paratarrginis、Lactobacillus buchneri和Lactobacillus kisonensis;土霉素残留明显影响了乳酸、柠檬酸、乙酸、香茅醇、3-辛醇、异硫氰酸烯丙酯、乙酸香叶酯、乙烯基硬脂醚和异硫氰酸苯乙酯等代谢产物的含量。【结论】土霉素残留影响了蔬菜乳酸发酵的类型、微生物群落的演替、有机酸和挥发性化合物的形成过程,因此应将抗生素残留纳入发酵蔬菜原料的质量控制指标。     

连翘提取物对嗜水气单胞菌群体感应系统的影响

【背景】传统抑菌剂的大量使用导致细菌产生多重耐药性与抗性,而基于细菌群体感应靶点调控的新型抑菌剂可缓解细菌耐药性与抗性,是未来抑菌剂的发展方向之一。【目的】研究连翘(Forsythiasuspensa)提取物对嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila)群体感应系统的影响及可能的作用机制,为新型抑菌剂的开发提供理论依据。【方法】以紫色杆菌(Chromobacterium violaceum)CV026为报告菌株,以嗜水气单胞菌为供试菌株,采用倍比稀释法测定连翘提取物对2种菌的最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC),通过微量法测定提取物对嗜水气单胞菌生长、群集运动及蛋白酶活性的影响,利用高效液相色谱串联质谱法分析提取物中的主要成分,采用分子对接模拟探究提取物对嗜水气单胞菌群体感应系统的作用机制。【结果】连翘提取物对紫色杆菌CV026和嗜水气单胞菌的MIC均为16.00mg/mL。在亚抑菌浓度下,连翘提取物处理显著抑制了CV026紫色菌素的产生,最大抑制率高达56.30%。经8.00mg/mL连翘提取物处理后,嗜水气单胞菌的群集运...     

Metabolite Profiling in Withania somnifera Roots Hydroalcoholic Extract Using LC/MS,GC/MS and NMR Spectroscopy

Ashwagandha (Withania somnifera) is a very well‐known herbal medicine and it was well studied for its active metabolites throughout the World. Although, nearly 40 withanolides were isolated from W. somnifera root extract, still there is remaining unidentified metabolites due to very low abundance and geographical variation. Advanced separation technology with online identification by mass and nuclear magnetic resonance (NMR) are nowadays used to find out the new compounds in the crude herbal extract. This article described the metabolite profiling of ashwagandha root hydroalcoholic extract using ultra‐performance liquid chromatography coupled with a positive ion electrospray ionization tandem mass spectrometry through gas chromatography mass spectrometry (GC/MS) and NMR spectroscopy. A total of 43 possible withanolides was identified and proposed their structures based on the mass of molecular and fragment ions. GC/MS and NMR analysis indicated the presence of several known withanolides including withaferin A, withanolide D, withanoside IV or VI, withanolide sulfoxide, etc. To the best of our knowledge, dihydrowithanolide D at m/z 473 (t_R 7.86 min) and ixocarpalactone A at m/z 505 (t_R 8.43 min) were first time identified in the ashwagandha root hydroalcoholic extract. The current study that described the identification of withanolides with summarized literature review might be helpful for designing the experiment to identify of the new chemical constituents in Withania species.