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。     

Burkholderia sp. IDO3中靛蓝合成基因的克隆表达及其合成特性

【目的】克隆和表达靛蓝合成基因,并将其用于靛蓝合成研究。【方法】对菌株Burkholderia sp.IDO3中靛蓝合成基因进行克隆和大肠杆菌异源表达,构建能合成蓝色色素的基因工程菌。利用液相色谱和质谱对产物进行分析,采用单因素法对培养温度、转速、培养基成分等进行优化,并考察优化条件下的靛蓝合成曲线。【结果】构建了一株重组大肠杆菌E.coli IND_AB,该菌株能够在LB培养基生长的过程中合成蓝色色素,产物分析表明该色素为靛蓝;菌株IND_AB在30°C和150 r/min条件下能在LB培养基中合成22.9 mg/L靛蓝,优化培养条件后产量达到25.4 mg/L;优化LB培养基各组分浓度后产量可提高到35.1 mg/L;外加50.0 mg/L吲哚或0.1 g/L色氨酸后靛蓝产量可分别提高到57.7 mg/L和64.4 mg/L,相比初始产量提高了152.0%和181.2%;靛蓝合成曲线表明在添加吲哚或色氨酸的培养基中,菌株IND_AB前6 h没有靛蓝生成,6-15 h为靛蓝合成加速期,18 h达到产量平衡。【结论】重组大肠杆菌IND_AB可用于生物合成高纯度靛蓝,为靛蓝的微生物合成提供了有效的基因资源。     

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。     

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。     

萘醌-氧吲哚生物碱coprisidins生物合成途径的研究（英文）

【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Streptomycessp.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;KSβ(Cop B)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Co A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。     

海洋来源节菱孢菌ZSDS1-F3中PKS-NRPS类天然产物挖掘

【目的】以基因组信息为指导,定向激活海洋来源真菌Arthrinium arundinisZSDS1-F3中沉默的聚酮合成酶-非核糖体肽合成酶(PKS-NRPS)类生物合成基因簇,鉴定次级代谢产物结构。【方法】通过启动子工程和异源表达的策略激活实验室培养条件下沉默或低表达的生物合成基因簇,实现目标化合物的分离,通过HR-ESI-MS和NMR数据分析鉴定产物结构,结合基因重组和生物信息学分析结果推导化合物的生物合成途径。【结果】依据基因组生物信息学分析,从海洋来源真菌A. arundinis ZSDS1-F3中选取一个编码PKS-NRPS类次级代谢产物的生物合成基因簇开展研究,在宿主Aspergillus nidulansA1145中实现了基因簇的异源表达,从中分离到2个新化合物,并推导了其生物合成途径。【结论】基因组信息指导下的天然产物挖掘,可以目标明确地分离产物,加快真菌中新颖天然产物的发现步伐。     

异胡豆苷合成酶在烟草亚细胞区室的表达

异胡豆苷合成酶（strictosidine synthase,STR）是吲哚生物碱生物合成的一种关键酶,将色胺（trypamine）和裂环马钱子（secologanin）耦合成为吲哚生物碱的前体化合物异胡豆苷。将异胡豆苷合成酶标定在烟草植物不同的亚细胞区室-叶绿林、液泡和内质网中表达,通过蛋白免疫印迹分析和STR酶活性的测定,表明STR在叶绿体,液泡和内质网中有效表达。STR体外酶活性分析采用间接荧光法检测色胺在反应体系的消耗。STR的酶活性分析表明了STR在烟草中不同的亚细胞区室得以活性表达。分离纯化转基因烟草的叶绿体,通过对其分离的不同部分的蛋白免疫印迹分析,确定了将STR正确标定在烟草的叶绿体中表达。     

石磺来源海洋链霉菌Streptomyces ardesiacus SCSIO LO23中germicidin类化合物的分离鉴定及其生物合成分析

海洋共附生放线菌具有生产结构特殊和活性显著化合物的潜力。【目的】以海洋软体动物石磺Onchidium sp.来源共附生海洋链霉菌Streptomyces ardesiacus SCSIO LO23为研究对象,分离并鉴定其次级代谢产物结构,分析化合物的生物合成基因簇及其生物合成途径。【方法】采用多种培养基对该菌株进行发酵优化并放大发酵,利用多种柱色谱方法分离得到germicidin类化合物,并利用波谱学手段和X-Ray单晶衍射技术完成化合物的结构鉴定;利用Illumina HiSeq对目标菌株进行全基因组测序,结合antiSMASH和BLAST在线分析软件实现菌株中germicidin类化合物生物合成基因功能注释和生物合成途径分析,并通过异源表达进一步确定其生物合成基因。【结果】从AM3培养基发酵产物中分离鉴定了6个吡喃酮类化合物germicidinA(1)、germicidinB(2)、germicidin D (3)、germicidin H (4)、isogermicidin A (5)和isogermicidin B (6),其中化合物2和6对斑马鱼神经行为有显著兴奋作用。通过对...     

异胡豆苷合成酶在烟草亚细胞区室的表达

异胡豆苷合成酶(strictosidine synthase,STR)是吲哚生物碱生物合成的一种关键酶,将色胺(tryptamine)和裂环马钱子(secologanin)耦合成为吲哚生物碱的前体化合物异胡豆苷.将异胡豆苷合成酶标定在烟草植物不同的亚细胞区室--叶绿体、液泡和内质网中表达,通过蛋白免疫印迹分析和STR酶活性的测定,表明STR在叶绿体、液泡和内质网中有效表达.STR体外酶活性分析采用间接荧光法检测色胺在反应体系的消耗.STR的酶活性分析表明了STR在烟草中不同的亚细胞区室得以活性表达.分离纯化转基因烟草的叶绿体,通过对其分离的不同部分的蛋白免疫印迹分析,确定了将STR正确标定在烟草的叶绿体中表达.     

高通量测序解析大青叶有效成分的生物合成途径

中药大青叶是菘蓝的干燥叶片,主要活性物质为吲哚类化合物,包括靛蓝、靛玉红、色胺酮等,以上吲哚类化合物的生物合成起始于色氨酸途径,目前在植物中的合成机制还未完全阐明.本研究以成熟菘蓝叶片为研究对象,对茉莉酸甲酯诱导的叶片进行了转录组分析,对已知途径进行了转录组注释,并对未解析途径进行了预测分析.分别获得了色氨酸代谢途径中色氨酸、吲哚乙酸、吲哚苷和萜类吲哚生物碱合成几个代谢支路中16个催化步骤的38个编码基因.通过共表达网络分析,预测转录因子bHLH125可能对吲哚途径具有核心调控作用;CYP2A6-1和CYP735A2等蛋白可能催化生成靛蓝、靛玉红、色胺酮前体的羟基化反应,对这两个蛋白与底物分子的结合进行分子对接建模,均显示对吲哚分子具有较好的结合力.本研究为后续开展菘蓝代谢调控和育种,以及开展吲哚类物质合成生物学研究提供候选基因.     

Furomegistines I and II, two furanopyridine alkaloids from the bark of Sarcomelicope megistophylla

Two alkaloids, furomegistine I (1) and furomegistine II (2), were isolated from the bark of Sarcomelicope megistophylla. Their structures have been elucidated on the basis of MS and NMR data. Both belong to the category of furanopyridine alkaloids and should be considered as oxidation products of a furo[2,3-b]quinoline precursor. The two alkaloids exhibited moderate cytotoxic activity.     

一株海洋链霉菌MMHS020的抗菌活性代谢产物

【背景】海洋微生物因其生存环境的多样性与独特性,已成为天然产物研究的重要来源。【目的】以一株太平洋海泥来源链霉菌MMHS020为出发菌株,筛选可促进其产生丰富代谢产物的发酵条件,挖掘菌株在抗菌抗肿瘤方面的潜力。【方法】采用单菌株多次级代谢产物策略对MMHS020菌株进行培养诱导,使其产生更丰富的活性代谢产物。双层平板法测定发酵产物对6种指示菌的抑菌活性。以硅胶柱层析、葡聚糖凝胶层析和制备层析等方法对代谢产物进行分离纯化,再通过质谱技术和~1H-NMR和~(13)C-NMR对化合物进行结构解析。【结果】链霉菌属MMHS020菌株可在较高浓度盐离子环境中产生丰富的抑菌活性代谢产物,显示出对枯草芽孢杆菌、结核分枝杆菌和藤黄微球菌等多种指示菌的抑制活性。从发酵产物中分离鉴定了3个化合物,分别是诺卡胺素(1)、麦角甾醇(2)和星形孢菌素(3)。其中星形孢菌素表现出白色念珠菌的抑制活性,而诺卡胺素则对其他几个指示菌表现出较强的抑制活性。【结论】海洋链霉菌MMHS020菌株可代谢产生丰富多样的生物活性物质,具有开发成为新型抑菌生物制剂的潜力。     

Qualitative analysis and HPLC isolation and identification of procyanidins from Vicia faba

The soluble proanthocyanidins of the coloured seed coats of Vicia faba L. were isolated and separated by solvent partition. The chemical characteristics of the proanthocyanidins were elucidated by total oxidation and partial degradation in the presence of phloroglucinol followed by HPLC analysis. The native extract of proanthocyanidins contained (+)-gallocatechin, (-)-epigallocatechin, (+)-catechin and (-)-epicatechin units. Oligomeric procyanidins were purified by chromatography on Sephadex LH-20 and the accessible compounds were isolated by RP-HPLC using a Licrospher Li 100 Column. The structures of the purified oligomeric procyanidins were elucidated using a procedure involving TLC, UV spectroscopy, ESI-MS and HPLC analysis of the products from the phloroglucinol reaction. The major condensed tannins of Vicia faba comprise six compounds identified as two A-type procyanidin dimers, the procyanidin dimers B1, B2 and B3, and a procyanidin trimer.     

Tryptanthrin inhibits MDR1 and reverses doxorubicin resistance in breast cancer cells

Development of agents to overcome multidrug resistance (MDR) is important in cancer chemotherapy. Up to date, few chemicals have been reported to down-regulate MDR1 gene expression. We evaluated the effect of tryptanthrin on P-glycoprotein (P-gp)-mediated MDR in a breast cancer cell line MCF-7. Tryptanthrin could depress overexpression of MDR1 gene. We observed reduction of P-gp protein in parallel with decreases in mRNA in MCF-7/adr cells treated with tryptanthrin. Tryptanthrin suppressed the activity of MDR1 gene promoter. Tryptanthrin also enhanced interaction of the nuclear proteins with the negatively regulatory CAAT region of MDR1 gene promoter in MCF-7/adr. It might result in suppression of MDR1 gene. In addition, tryptanthrin decreased the amount of mutant p53 protein with decreasing mutant p53 protein stability. It might contribute to negative regulation of MDR1 gene. In conclusion, tryptanthrin exhibited MDR reversing effect by down-regulation of MDR1 gene and might be a new adjuvant agent for chemotherapy.     

Sanionins: anti-inflammatory and antibacterial agents with weak cytotoxicity from the Antarctic moss Sanionia georgico-uncinata

Sanionins A (1) and B (2) were isolated from the moss Sanionia georgico-uncinata, collected on the Antarctic Livingston Island. The compounds 1 and 2 were purified by solvent extraction, silica gel column chromatography, and preparative HPLC, consecutively. The structures of the both compounds were elucidated by 1D and 2D NMR experiments and mass spectrometric investigations. These compounds showed activity against important Gram-positive pathogens, such as mycobacteria, multiresistant staphylococci, and vancomycin resistant enterococci. This activity is combined with antiinflammatoric activity and low cytotoxicity.     

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。     

珊瑚来源真菌Parengyodontium album SCSIO SX7W11中聚酮化合物的发现及其生物合成途径分析

海洋来源真菌的天然产物因其独特的结构与生物学活性而备受关注,而利用基因组信息对其代谢产物进行深入挖掘也成为研究策略之一。[目的] 本文以一株南海珊瑚来源的真菌Parengyodontium album SCSIO SX7W11为目标菌株,挖掘其生产聚酮类化合物的潜能。[方法] 本研究利用Illumina Miseq技术对SX7W11菌株进行全基因组扫描测序,运用生物信息学手段对其基因组的生物合成基因簇进行预测和基因功能注释,挖掘可能产生新颖聚酮化合物的基因簇。对SX7W11进行放大发酵后,利用正相色谱、中压反相色谱、Sephadex LH-20凝胶色谱、HPLC半制备等分离手段分离纯化出单体化合物。再利用高分辨质谱（HR-ESI-MS）、¹H NMR、¹³C NMR、X-ray单晶衍射等波谱手段确定化合物的结构,并根据生物合成基因簇对化合物的生物合成途径进行推导。[结果] 全基因组扫描测序结果显示,P.album SCSIO SX7W11基因组大小为34.0 Mb,含有24个生物合成基因簇,包括6个聚酮合酶基因簇以及3个萜烯合酶基因簇。从发酵产物中分离鉴定到3个聚酮类化合物：emodin（1）、alternaphenol B（2）和sydowinin A（3）,其中化合物3获得了单晶结构数据。通过生物信息学方法从菌株基因组中定位到了sydowinin A的生物合成基因簇。结合文献对emodin（1）、alternaphenol B（2）和sydowinin A（3）的生物合成途径进行了分析。[结论] 本研究通过基因组挖掘及培养基优化,发现1株珊瑚来源的真菌P.album SCSIO SX7W11具有生产sydowinins类聚酮类化合物的能力,为该类化合物生物合成机制深入研究奠定了基础。