宏基因组技术在开拓天然产物新资源中的应用

微生物代谢产物具有巨大的化学多样性,是多种抗生素和其它药物的重要来源。由于现有培养手段的局限性,可培养的微生物不到微生物总数的1％,使绝大部分微生物资源的开发利用受到制约。近年来．直接提取环境样品中混合微生物总基因组DNA,利用可培养的宿主细菌构建宏基因组文库,通过筛选目的克隆,寻找活性代谢产物,取得瞩目进展。对这一新领域的研究进展结合我们的研究概况进行了简要综述。     

红树林区微生物资源

随着工业的迅猛发展,工业废料源源不断地向海洋输出,污染日趋严重。人们在大力开发海洋微生物自净能力的同时,也对海岸线的绿色卫士——红树林给予了密切关注,积极展开红树林区微生物资源的开发利用。本文从红树林区微生物库的资源多样性、微生物在物质循环和能量流动中的作用、生理活性物质、代谢产物和污染治理等几个方面进行综述。     

红树林放线菌及其天然产物研究进展北大核心CSCD

红树林是热带亚热带潮间带的木本植物群落。为从海洋环境寻找新的天然产物,红树林已经成为放线菌资源收集、天然产物分离鉴定及其生物合成机制研究的热点。从巴哈马红树林分离的盐孢菌所产生的盐孢菌素(Salinosporamide A)已经进入临床研究。从红树林分离的放线菌类群已经达到8个亚目11科24属,并发现新属3个,新种31个。从红树林放线菌分离的新天然产物包括生物碱、喹啉等芳香类、阿扎霉素等大环类脂及吲哚衍生物等,大多数天然产物来源于红树林链霉菌。新型吲哚咔唑、吲哚倍半萜及厦霉素等以新颖的结构备受关注,相关生物合成途径已被揭示。     

源于微生物的海鞘天然产物

海洋动物是具有生物活性海洋天然产物的重要来源。海鞘中含有丰富的微生物类群,如细菌、放线菌、真菌和蓝细菌。越来越多的直接或间接证据表明,一些从海鞘中分离的天然产物并不是海鞘本身产生的,而是由其共生微生物产生的。本文对近些年来的海鞘天然产物的微生物来源的研究方法进行综述,包括可培养细菌的分离、不可培养细菌的粗提物检测、宏基因组学、全基因组测序等直接方法,以及化合物结构比对的间接方法。通过对海鞘-微生物共生体中天然产物生物合成来源的研究,不仅可以从根本上解决动物药源的问题,而且可为研究海鞘与微生物共生关系提供有力证据。     

宏基因组技术在开拓天然产物新资源中的应用*

微生物代谢产物具有巨大的化学多样性,是多种抗生素和其它药物的重要来源。由于现有培养手段的局限性,可培养的微生物不到微生物总数的1%,使绝大部分微生物资源的开发利用受到制约。近年来,直接提取环境样品中混合微生物总基因组DNA,利用可培养的宿主细菌构建宏基因组文库,通过筛选目的克隆,寻找活性代谢产物,取得瞩目进展。对这一新领域的研究进展结合我们的研究概况进行了简要综述。     

微生物共培养研究进展

微生物是天然先导药物的重要来源之一。鉴于微生物间的自然相互作用、模拟微生物种群间营养和空间竞争是诱导产生活性次生代谢产物的主要途径,微生物共培养已经成为提高生产效价和发现新化合物的重要方法,是工业、农业、医药、食品及环保等领域的热点问题。本文综述了国内外关于微生物共培养的研究报道,包括微生物之间生态学关系、共培养微生物产生的活性次生代谢产物、微生物共培养的应用等。共培养能丰富微生物化学多样性,是应用微生物学和天然产物化学研究的新方向。     

中国南海海洋真菌资源及其活性次级代谢产物研究评述

南海海域广阔,生物资源丰富多样,其中微生物资源尚未得到全面系统的研究和挖掘。本文回顾了中山大学25年来在南海微生物资源及其活性代谢产物方面的研究成果,着重介绍了近10年来本校团队研究红树林真菌资源并对其次生代谢产物开展靶向抗结核、抗炎、抗Ⅱ型糖尿病和抗肿瘤筛选的进展。最后介绍近年来我们利用中山大学海洋科考计划在西沙群岛及其海域初步开展的微生物资源的研究。     

浅谈天然产物的组合生物合成及其应用

天然产物是指自然界中的各种生物,包括动物、植物和微生物所产生的一些化合物。这些化合物通常具有相对复杂的化学结构,很多还具有重要的生物活性,如抗菌、抗肿瘤和杀虫活性等。自从1929年Fleming发现青霉素以来．天然产物作为药物的开发和使用得到了前所未有的发展。截至2007年的数据统计表明,目前临床上使用的药物,一半以上是来源于天然产物或其衍生物。对于天然产物的研究,在如今生物学、化学和药学等领域依然扮演着非常重要的角色。     

微生物次生代谢产物的生物合成

来源于微生物的次生代谢产物是新药发现和发展的重要源泉,也是行之有效、研究生物学问题的探针工具。微生物产生次生代谢产物的目的并非为人类所用,而是以之为工具或媒介,调控其内在的生物化学过程并响应各种外部环境的变化。另一方面,微生物也通过其产物的结构改变、优化和最终选择,适应各种动态、可变的生物学过程。化学结构与生物功能的共进化,体现了自然中小分子基于普适性与特异性的演变规律。围绕微生物次生代谢产物的生物合成机制,《微生物学通报》本期推出的《微生物天然产物发现及生物合成主题刊》包括16篇论文,内容涵盖了天然产物相关的化学结构、生物学功能、合成代谢途径、酶促反应机理、生物信息学分析等多个方面。期望该主题刊的出版有助于加强我国相关领域专家之间的交流与合作,促进微生物生物化学方向的学科发展。     

海洋微生物及海藻抗HIV天然产物研究进展*

艾滋病是当今重大的公共卫生问题和社会问题。从天然资源寻找新抗HIV活性天然产物是新药发现的重要途径。综述了来源于海洋微生物、海藻具抗HIV活性的天然产物以及抗HIV活性天然产物筛选方法和靶点。     

构建高质量微生物天然产物库研究策略

微生物次级代谢产物历来是天然药物的重要来源,过去曾被称为"生物沙漠"的海洋,由于从中分离到大量新的微生物、基因及生物活性化合物,被重新认识逆转而成为一种"生物多样化的热带雨林".构建一个高质量微生物库及其天然产物库是保证药物和其他筛选成功的前提和关键.但如何高效建立高质量微生物天然产物库仍面临很多瓶颈问题.我们拟从:(1)扩大可培养微生物的多样性及去重复化;(2)扩大基因资源多样性及去重复化;(3)扩大微生物次级代谢产物多样性及去重复化;(4)寻找崭新次级代谢产物的新技术新方法,特别是针对多靶位药物的高通量互动筛选方面提出应对的研究策略.利用上述化学微生物学策略分离生物活性化合物不仅在生物技术和制药学应用中显现重要性,也增加了我们对微生物的多样性、生态系统功能和应用生物学的理解.     

色氨酸, 天然产物生物合成中的重要结构单元

氨基酸作为生物体内组成生命物质的小分子化合物, 在天然产物生物合成中扮演了非常重要的作用。色氨酸含有一个独特的吲哚环, 相对复杂的吲哚环平面结构使得色氨酸相比其他氨基酸具有更多的修饰空间。在微生物天然产物生物合成研究中, 色氨酸及其衍生物经常作为组成模块参与到天然产物的生物合成中, 本文概述了色氨酸几种不同的生物修饰方式, 包括烷基化修饰、卤化修饰、羟基化修饰、以及吲哚环的开环重排反应等。分析并总结色氨酸在天然产物生物合成中的作用可以增加我们对天然产物结构多样性的认识和推动天然产物生物合成机制的研究。     

天然产物抗病毒活性成分的研究进展

按照化学成分结构类型的不同,将近五年来具有抗病毒活性的天然产物研究近况做一综述,旨为以天然产物为研究对象,大力开展开发抗病毒药物提供依据。     

海洋曲霉来源的新天然产物

海洋真菌由于其遗传背景复杂、代谢产物种类多且产量高,已成为海洋微生物新天然产物的主要来源,从我们对2010–2013年初的海洋微生物来源新天然产物的统计来看,研究最多的是曲霉属(Aspergillus)真菌,占海洋真菌来源新天然产物的31%。本文从菌株来源、化合物结构及其生物活性等方面,综述了自1992年第一个海洋曲霉天然产物到2014年8月已报道的共512个海洋曲霉来源的新天然产物。这些海洋天然产物具有丰富的化学多样性,且36%的化合物表现出细胞毒、抑菌、抗氧化和抗寄生虫等生物活性;含氮化合物是其主要的结构类型、约占曲霉源海洋天然产物总数的52%,也是出现活性化合物比例最高的结构类型、约40%的含氮化合物具有生物活性,其中脱氢二酮哌嗪生物碱halimide的化学衍生物plinabulin已结束II期临床研究,并于2015年第三季度开始在美国和中国进行III期临床研究,用于治疗转移性的晚期非小细胞肺癌。     

微生物来源天然产物中的β-甲基色氨酸单元及其生物合成研究进展

微生物在次级代谢过程中通常会产生结构复杂、活性多样的天然产物。这些天然产物是新药发展的基础,亦可作为先导化合物或重要的药效基团用于药物研发。结构多样的氨基酸单元是参与合成复杂多样天然产物的重要前体。天然产物中的β-甲基氨基酸单元不仅可以赋予其生物活性,还能增强其生物稳定性而不被肽酶水解。本文综述了含有β-甲基氨基酸单元的天然产物,尤其对含有β-甲基色氨酸单元的天然产物生物合成途径进行了阐释。对β-甲基色氨酸单元生物合成途径的理解结合基因组数据有助于进行新结构天然产物的挖掘,并为运用代谢科学理念和合成生物学技术开发含有该单元的新化合物提供理论基础和可操作遗传元件。     

海洋真菌来源的抗菌活性物质研究：方法与进展

病原微生物的耐药性已严重威胁到人类的健康,因此,研发结构新颖、活性显著的新型抗生素已迫在眉睫。海洋独特的生态环境孕育了多样的微生物种群,为抗菌活性先导化合物的发现提供了丰富的资源。简要介绍了海洋真菌的特点及抗菌活性化合物的研究方法,并从海洋动物来源真菌、海藻来源真菌、海洋沉积物来源真菌和红树林植物来源真菌等4个方面,综述了从2000年至今已报道的海洋真菌抗菌活性次级代谢产物的研究进展,其中包括83个抗菌活性化合物,引用国内外文献54篇。     

海鞘类天然产物的最新研究进展

近年来,从海洋生物海鞘中分离出很多结构新颖而又有显著生理活性的天然化合物,引起了有机化学家和药学家的关注。本文综述了国内外最近几年对海鞘类天然产物的研究进展,并按化学结构类型进行了分类。     

厦门杏林湾红树林根际真菌分离及活性分析

[背景]海洋微生物是天然药物资源宝库,海洋环境中的微生物能够产生很多区别于陆生微生物的天然产物.红树林生长于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩,是陆地向海洋过渡的特殊生态系统,可能蕴含着丰富的微生物资源和潜在的大量结构新颖的代谢产物.[目的]以厦门杏林湾红树林根际海泥和海水为研究对象,探索其中可培养海洋真菌的多样性及其发酵提取...     

合成生物学与天然产物开发

天然产物依然是临床用药的重要来源。合成生物学的诞生为天然产物的开发提供了全新的机遇,传统的微生物药物、植物天然产物等研究领域都因合成生物学而获得新生。重点介绍了合成生物学在天然产物开发中的应用,包括新化合物及其生物合成元件的筛选,基于理性设计的天然产物异源生物合成,人工底盘细胞的系统优化等。     

天然产物类药物的合成生物学研究

结构复杂多样的天然产物是现代药物的重要组成部分和新药发现的重要源泉。建立在基因工程及代谢工程、合成化学、基因组学、系统生物学等学科基础上的合成生物学研究对于结构复杂的天然产物类药物研究有特殊的意义。核心是通过在发酵友好、高效的微生物中设计、构建目标化合物的生物合成途径,经系统地调控和优化由重组微生物发酵生产来源稀缺的天然产物类药物或前体。该方法是不远的将来解决来源、成本与环境、资源协调问题最好的途径之一,也是解决海洋天然产物或特殊生境微生物药物面临的如何持续供应化合物这一个瓶颈问题的最佳选择。该文将对天然产物类药物合成生物学研究涉及的主要策略和重要进展进行阐述。