放线菌次级代谢产物研究进展

随着耐药细菌和新型病毒的不断出现，癌症的发病率和死亡率持续上升，迫使人们不断寻找新的化合物来治疗疾病。放线菌次级代谢产物结构新颖，作用独特，具有抗菌、杀虫、抗肿瘤、免疫抑制等活性，广泛应用于医疗、农业、食品等领域，深入挖掘放线菌资源来开发新型抗生素潜力巨大。然而从自然界分离的放线菌生产目标化合物的能力较弱，这直接影响其工业应用，增加其生产成本，因此构建目标化合物高产菌株显得尤为重要。本文以此为出发点，从放线菌新药资源挖掘和放线菌产抗能力提高两个方面对近年来的研究情况进行概述，为放线菌资源开发提供参考。     

海绵内/共生稀有放线菌Dermacoccus sp. X4次级代谢产物分离纯化及结构解析

从中国南海西沙群岛10 m深海水中采集得到一株未鉴定海绵样品,对其进行共附生微生物的分离,得到真菌及细菌共16株。通过分子生物学鉴定及菌株发酵液抑菌活性测定,发现其中一株稀有放线菌皮生球属菌株Dermacoccus sp.X4对金黄色葡萄球菌具有较好抑菌活性。大量发酵制备该菌株发酵液,通过硅胶分配层析、ODS反相层析、SephadexTMLH-20凝胶过滤层析及C18反相层析等分离方法对发酵液成分进行分离,并使用液相质谱连用、一维核磁及二维核磁分析对分离得到的单一化合物进行鉴定,确定二酮哌嗪类化合物1个,吲哚酸酯类化合物2个。本研究中吲哚酸酯类化合物为首次从微生物次级代谢产物中得到,为丰富海洋微生物药用资源作出贡献。     

极地放线菌次级代谢产物及药理活性研究进展CSCD

极地微生物处在南北极严峻、极端的自然环境下,体内的一些“沉默基因”可能会被激活,形成了独特的生存机制和生物合成途径,能够产生化学结构多样、活性显著的次级代谢产物。近年来,从极地放线菌中分离鉴定出一系列结构新颖、活性突出的次级代谢产物。本文综述了1999至2021年间的极地放线菌次级代谢产物及药理活性的研究进展,将极地放线菌来源的104个次级代谢产物按肽类、生物碱类、萜类、大环内酯类、聚酮类、大环内酰胺类等化学类别,着重介绍结构新颖和活性突出的次级代谢产物,为进一步开发利用极地放线菌、研发创新药物提供参考。     

培菌昆虫相关放线菌的次级代谢产物研究进展

昆虫共生微生物是一种特殊的微生物资源,其中放线菌在昆虫肠道、体表和巢穴中广泛分布。近年来,人们从培菌昆虫来源的放线菌中分离得到多种新型化合物,可以选择性抑制菌圃的致病真菌,部分还对植物致病真菌、昆虫致病真菌、人类病原菌和癌细胞有抑制活性。因此,研究培菌昆虫相关微生物不仅有助于了解宿主与微生物的共生机制,还能发掘新的活性物质,用于生物农药、生物医药的开发。本文对培菌昆虫来源放线菌次级代谢产物的研究进展进行了综述。     

独行菜冷上调基因LaNHR2B的低温耐受性研究

新疆北部早春短命植物独行菜幼苗期能够在早春的低温条件下生长,具有良好的耐受低温胁迫的能力。前期研究获得了独行菜幼苗冷诱导上调表达基因片段,通过同源克隆获得该基因的全长cDNA序列（LaNHR2B）,运用生物信息学软件预测分析该基因编码蛋白的性质及其构象,采用荧光定量RT PCR技术分析其表达量与幼苗生长阶段、冷诱导处理以及外源ABA处理间的关系,通过转化拟南芥研究过表达该基因对植物幼苗低温耐受性的影响。结果表明：（1）LaNHR2B基因全长1 035 bp,编码344个氨基酸,蛋白质分子质量为85 791.16 kD,理论等电点为5.06,分子式为C₃₁₂₉H₅₂₂₅N₁₀₃₅O₁₃₀₇S₂₃₅;其蛋白主要由丙氨酸、苏氨酸、甘氨酸及半胱氨酸组成,具有3个跨膜结构,功能未知;在十字花科植物中保守性强,其他科的植物中未见同源基因。（2）LaNHR2B受4 ℃低温诱导显著上调表达,但随幼苗生长受低温诱导上调表达有所降低,与幼苗随发育耐受低温能力下降变化一致。（3）外源ABA可诱导LaNHR2B表达上调;过表达拟南芥幼苗低温耐受性明显增强。该研究初步证明,LaNHR2B表达量与独行菜幼苗耐受低温密切相关,可能是独行菜幼苗经过冷驯化后能够增强植株抗寒能力的功能性基因。这为进一步开发利用该基因进行油菜等作物抗寒育种提供理论依据。     

黄花蒿内生放线菌A5次生代谢产物分离鉴定

通过硅胶、反相、凝胶等分离方法从放线菌A5发酵液乙酸乙酯萃取相分离得到4个化合物,采用MS、1H NMR、13C NMR、COSY等对其结构进行鉴定,分别是6-benzyl-3-isopropylpyrazin-2(1H)-one(1),N-(4-hydroxyphenethyl)acetamide(2),3-(4-hydroxyphenyl)-2-((2-oxotetrahydro-2H-pyran-3-yl)oxy)propanoic acid(3)和尿嘧啶(4)。其中3的波谱数据首次报道。生测结果表明,在样品浓度为0.1 mg/mL时,1、2和3的海虾校正死亡率依次是43.2%,38.3%,43.2%,表明均具有一定的细胞毒活性。     

极端环境放线菌TRM45037鉴定及次生代谢产物分析

为了明确新疆罗布泊极端环境放线菌TRM45037的分类,挖掘其次生代谢产物及其生物活性,本研究通过形态学观察、生物学特征和16S rDNA序列分析等方法,确定TRM45037为中度嗜盐性拟诺卡氏菌,与菌株Nocardiopsis dassonvilei subsp. dassonvillei DSM 4311(T) 的相似度为99.2%。采用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱和高效液相色谱等方法对次生代谢产物进行了分离纯化,并通过核磁共振谱（1H NMR,13C NMR）结合相关文献确定化合物结构。从TRM45037发酵液中分离出4个化合物,分别鉴定为3, 4-二氢-6, 8-二羟基-3-甲基异香豆素、2-甲基-1, 4-苯二醇、邻苯二甲酸（2-乙基己基）二酯和1, 6-二羟基吩嗪。抑菌活性测定表明, 3, 4-二氢-6, 8-二羟基-3-甲基异香豆素和2-甲基-1, 4-苯二醇对金黄色葡萄球菌具有抑制作用,其最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC)值分别为0.78 mg/mL和0.39 mg/mL,最小杀菌浓度(minimum fugicide concentration, MFC)值分别为1.56 mg/mL和0.78 mg/mL。本研究结果可为嗜盐放线菌活性次生代谢产物挖掘提供理论依据,对新疆极端环境放线菌资源保护与利用具有切实意义。     

广藿香内生真菌Ogataea sp. RW-S10次级代谢产物研究

为挖掘广藿香(Pogostemon cablin)内生真菌活性代谢产物,采用多种柱色谱分离方法从广藿香内生真菌Ogataea sp.RW-S10的次级代谢产物中分离得到7个化合物,根据波谱数据分别鉴定为ogataearin (1)、phenylalaninol (2)、对羟基苯乙酮(3)、bis(dethio)bis(methylsulfanyl) gliotoxin (4)、N-苯乙基乙酰胺(5)、lumichrome (6)和dehydroxypaxilline (7),其中化合物1为新化合物。化合物1具有α-葡萄糖苷酶抑制活性,其IC₅₀值为39.38 μmol/L。     

海洋放线菌Streptomyces variabilisstrain 6-1次级代谢产物的研究

目的：对来自海洋软珊瑚的链霉菌6-1（Streptomyces variabilisstrain6-1）进行次级代谢产物的分离和鉴定,寻找具有生物活性的化合物,为人类健康服务。方法：采用液体培养基对分自海洋软珊瑚Scleronephthya sp中的链霉菌6．1（Streptomyces vafiabilisstrain6-1）进行发酵培养,用乙酸乙酯对发酵液进行萃取;采用半制备高效液相色谱（semi-preparative HPLC）分离方法对乙酸乙酯萃取物进行分离纯化,得到单体化合物;运用电喷雾质谱（ESI—MS）、核磁共氢振（1HNMR）、核磁共振碳谱（13C NMR）和物理性质对所得单体化合物进行结构鉴定。结果：从海洋链霉菌6-1（strain6-1）发酵液的乙酸乙酯萃取物中分离得到3个单体化合物,分别鉴定为：7,4’-二羟基异黄酮（1）、5,7,4’-三羟基异黄酮（2）和丁烯酸内酯-I（3）。结论：丁烯酸内酯．I是从链霉菌属首次分离得到,化合物1和2均是从Streptomyces variabilis中首次分离得到;变异链霉菌6-1（Stmptomyces variabilis strain6-1）可以作为活性化合物3（丁烯酸内酯-I）的重要来源。     

利用合成生物学技术深入挖掘放线菌中活性次级代谢产物

放线菌是一类能够产生丰富生物小分子药物的微生物, 对人类的健康事业做出了杰出的贡献。但近几十年来, 来源于微生物并最终上市的药物越来越少, 而病原菌的抗药性问题却越发严重, 人们对新药的期待越来越迫切。本文介绍了近十年里发展迅速的合成生物学对微生物次级代谢产物研发的促进作用。合成生物学以工程化的思想对生命系统进行设计与改造, 使传统方法难以获取的放线菌次级代谢产物通过外源宿主得以产生, 充分利用了自然界的资源; 此外, 对次级代谢基因簇的合理设计和对生物元件的应用不仅使人们获得了自然界中原本不存在的新化合物, 还能使某些具有广泛应用价值药物的产量得以显著提高; 最后, 本文还介绍了合成生物学领域近些年DNA组装的新技术和新方法, 为从事次级代谢产物研发的工作者提供便利。     

一株内生真菌Talaromyces sp.次级代谢产物及其活性

为了研究红树杨叶肖槿来源内生真菌Talaromyces sp. YX-001的次级代谢产物及其乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase, AChE)抑制活性,该文运用硅胶柱层析和HPLC等手段从菌株YX-001的PDB培养基发酵提取物中分离得到单体化合物,而后结合1/2D NMR和MS等现代波谱技术并与文献数据对比鉴定其结构,最后通过比色法测定各单体化合物的AChE抑制活性。结果表明:(1)共分离得到9个单体化合物,分别为asterrelenin(1),aszonalenin(2),cladosporisteroid C(3),sitosterol(4),ergosterol(5),cyclo-Ile-Pro-diketopiperazine(6),cyclo(-Pro-Val)(7),4-methoxy-2-methylisoquinolin-1-one(8)和allantoin(9)。(2)其中化合物1和2显示出一定的AChE抑制活性,IC₅₀值分别为81.5、105.8 μmol·L^-1。该文首次对杨叶肖槿来源内生真菌次级代谢产物及其AChE抑制活性进行了研究,为后续红树植物杨叶肖槿来源内生真菌资源的开发与再利用奠定了基础。     

丝状真菌杀松材线虫代谢产物研究进展

松材线虫病是破坏我国森林生态系统最为严重的病害,具有极强的传播性和破坏性,防治此种病害迫在眉睫。基于对物理和化学方式防治松材线虫的研究,对环境友好度最高的生物防治具有更广的研究前景。丝状真菌及其次级代谢产物,来源于自然,与传统的化学杀线虫药剂相比,对环境影响较小,针对松材线虫的致死作用更为专一,因此,从丝状真菌的次级代谢产物中分离获得杀松材线虫活性产物并测定其结构和活性,对于松材线虫病的防治具有重要意义。本文对丝状真菌产生的具有杀松材线虫活性产物的结构、活性展开综述,发现近二十年共有57个活性产物被发现,且结构多种多样,活性差别较大,为了更好地开展此领域的研究,本文对所有产物的结构和活性进行了系统总结,最后又对该领域的研究进行了总结和展望,以期对松材线虫病的生物防治和丝状真菌杀松材线虫次级代谢产物的深入研究提供参考。     

艾纳香内生真菌Diaporthe sp.次生代谢产物

【目的】从艾纳香内生菌J1中获得活性次生代谢产物。【方法】对菌株J1进行ITS序列分子鉴定,综合运用多种色谱技术对其发酵产物进行分离纯化,结合波谱学技术对其进行结构表征。【结果】经构建系统进化树,鉴定菌株J1为Diaporthe sp.,从该菌株大米培养基中分离得到7个单体化合物,经鉴定分别为Dicerandrol A (1)、Dicerandrol B (2)、4,6-dihydroxy-1H-isoindole1,3(2H)-dione (3)、Cytochalasin H (4)、Cytochalasin J (5)、4,6-dihydroxy-2,3-dihydro-1H-isoindol-1-one (6)、Cerebroside C (7)。所有化合物均为首次从该菌中分得,化合物1对枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis KCTC 1021具有非常强的抑制活性,MIC值为0.125μg/mL。【结论】Diaporthe sp.富含抑菌活性化合物,具有开发成微生物源农药潜力。     

干旱胁迫对蒙古黄芪生长及根部次生代谢物含量的影响

以山西道地药材黄芪一年生幼苗为试验材料,设置常规水分条件(CK)、轻度干旱胁迫(A1)、中度干旱胁迫(A2)、重度干旱胁迫(A3)4个不同处理,研究土壤干旱胁迫对黄芪生长及生理的影响。结果表明:黄芪茎叶快速生长集中在出苗后80—120d,以后生长减缓;当茎叶枯萎时,根中生物量短期快速积累。与常规水分条件相比,干旱胁迫处理显著降低了黄芪苗高及茎叶生物量,但对抗氧化能力、根系生长及次生代谢物积累产生了不同的影响。轻度干旱胁迫下SOD、POD、CAT 3种抗氧化酶活性升高,丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性降低,同时根长与根生物量增加、多糖与皂苷两种次生代谢物积累增多,黄芪药材的质量得到显著提高(P0.05);胁迫上升到中度、重度时,SOD酶活性逐渐降低,重度胁迫下低于对照,而POD及CAT酶活性、MDA含量、细胞膜透性均随胁迫增强而升高,相反,根长、根生物量、多糖与皂苷含量降低,导致黄芪药材的质量显著降低(P0.01)。综上表明,干旱胁迫下,SOD酶表现较为敏感,可能在清除活性氧中起主要作用;轻度水分胁迫能有效启动黄芪体内抗氧化酶系统和次生代谢,它们相互协作共同对抗胁迫对细胞产生的伤害,通过降低地上部分的生长,将营养物质优先运往根部,促进根产量及药材质量的提高。这一结论,可在黄芪多糖和皂苷次生代谢物定向培育的水分管理中加以利用。     

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...     

喙尾琵琶甲肠道来源链霉菌(Streptomyces sp.)BPA71次级代谢产物的分离鉴定及其生物活性评价

【背景】昆虫是世界上种类最多、肠道菌群资源最丰富且多样的动物类群之一。昆虫肠道微生物具有产生活性次级代谢产物的能力,是活性天然产物的重要来源。【目的】研究药用昆虫喙尾琵琶甲(Blaps rynchopetera)成虫肠道来源链霉菌(Streptomyces sp.) BPA71的次级代谢产物及其生物活性。【方法】利用正相硅胶柱色谱、葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱色谱等方法分离纯化该菌株的发酵粗提物,采用牛津杯法进行抗菌活性追踪,确定抗菌活性部位,通过ESI-MS、NMR等波谱数据分析对化合物结构进行鉴定,采用微量肉汤稀释法测定最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC),采用MTS法测定抗肿瘤活性。【结果】从Streptomyces sp. BPA71的固体发酵提取物中共分离得到4个已知化合物,通过对比核磁数据确定为糠酸甲酯(1)、吡咯甲酰胺A (2)、吡咯甲酰胺B (3)和吲哚-3-乙酸甲酯(4)。抗菌活性结果显示化合物2具有广谱抗菌活性。此外,化合物2对宫颈癌细胞HeLa、肺癌细胞A549、肝癌细胞SMMC-7721、乳腺癌细胞MDA-MB-231和结肠癌细胞SW480这5株肿瘤细胞均有明显的抑制活性。【结论】喙尾琵琶甲肠道来源Streptomyces sp. BPA71可产生丰富的生物活性物质,该研究结果为进一步挖掘喙尾琵琶甲肠道链霉菌的活性天然产物奠定了基础,同时丰富了人们对喙尾琵琶甲肠道微生物的认识。     

沙雷氏菌抗生性次级代谢产物合成机制

沙雷氏菌(Serratia)是一类重要的生防菌,能分泌多种抗生性代谢产物,如灵菌红素、脂肽、碳青霉烯、几丁质酶、异硫霉素、硝吡咯菌素、水解酶、大环内酯类抗生素、嗜铁素等,从而抑制不同植物病原真菌的生长。总结了沙雷氏菌中已报道的抗生性次级代谢产物生物合成机制,重点阐述了次生代谢产物的功能、合成途径等的新进展,同时对沙雷氏菌在生物防治中的应用和其作为生防菌剂的前景进行展望。     

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。     

多脂长喙壳菌次生代谢产物的抑菌活性研究

植物病原真菌是生态系统的重要组成部分,能够代谢产生多种生物活性物质。用纸片法检测多脂长喙壳菌(Ceratocystis adiposa)发酵提取物对13种致病细菌的抑菌活性,并对潜在抗菌活性化合物的热、酸碱和光稳定性进行检测,同时应用OSMAC策略寻找多脂长喙壳菌产抗菌化合物的最佳培养条件。结果表明:多脂长喙壳菌提取物对革兰阳性菌——蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)、缓慢芽胞杆菌(Bacillus lentus)、藤黄微球菌(Micrococcus luteus)具有抗菌活性,MIC分别为6.25、3.125和1.562 5 mg/m L,抗菌化合物具有较好的耐热、耐酸碱和耐辐射性,培养基种类、培养时间和接种量会影响多脂长喙壳菌抗菌化合物的产生,为多脂长喙壳菌抗菌化合物的开发利用提供参考。     

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...