海洋鏈霉菌生物活性物質(zhì)的研究

第26卷第2期哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol 26 No. 22010年4月Journal of Harbin University of Commerce( Natural Sciences Edition)海洋鏈霉菌生物活性物質(zhì)的研究郎曉萌'23,林文翰3,季宇彬2(1哈爾濱商業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究中心哈爾濱150076;2.國家教育部抗腫瘤天然藥物工程研究中心,哈爾濱150076;3.北京大學(xué)天然藥物及仿生藥物國家重點(diǎn)實(shí)驗室,北京100083)摘要:海洋微生物的種類(lèi)繁多、數量巨大、代謝產(chǎn)物結構奇特、復雜多樣、很多具有很好活性的特點(diǎn)吸引著(zhù)人們的目光,由于海洋環(huán)境的特殊性和微生物在生態(tài)系統的功能,海洋微生物已發(fā)展出獨特的代謝方式,也提供了在陸地微生物中未遇到過(guò)的新代謝產(chǎn)物鏈霉菌是一類(lèi)革蘭氏陽(yáng)性細菌,具有很強的再生、防御和識別能力,海洋環(huán)境下的進(jìn)化過(guò)程造就其獨特的代謝方式,其結構類(lèi)型及生物活性等方面都呈現出與陸生鏈霉菌多樣性按化合物結構類(lèi)型介紹了近年來(lái)在海洋中分離得到的鏈霉菌及其生物活性物質(zhì)的研究概況關(guān)鍵詞:海洋鏈霉;化學(xué)成分;生物活性物質(zhì)中圖分類(lèi)號:R284文獻標識碼:A文章編號:1672-0946(2010)02-0136-06Advance in research of bioactive substance derived from marine streptomycesLANG Xiao-meng, LIN Wen-han, JI Yu-bin(1. Research Center on Life Sciences and Enviromental Sciences, Harbin University of Commerce, Harbin150016, China; 2. Engineering Research Center of Natural Anticancer Drugs, Ministry of EducationChina; 3. State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs, Peking University, Beijing 100191, ChinaAbstract: Marine microorganisms, which are taxonomically diverse, have powerful potentialin producing novel bioactive substance Because of particularity in their living condition andthe ecological functions of microorganisms, they have evolved their own unique mode of me-tabolism. streptomyces, gram-positive bacteria, possessed a strong capacity of regenerativediscernment and defensive. Marine streptomyces possess metabolic capabilities different fromthose of terrestrial streptomyces, which are obtained during their evolution in the marine enwironment and biological activity. This paper reviews briefly the research advances achievedrecently in the studies on the secondary metabolites of marine streptomyces and their biolcal activities in terms of the structural types of the metabolitesKey words: marine streptomyces; chemical constituents; bioactive substance鏈霉菌是一類(lèi)具有絲狀分枝細胞的革蘭氏陽(yáng)些抗生素在醫藥農業(yè)生產(chǎn)和畜牧業(yè)生產(chǎn)方面有廣性細菌,在分類(lèi)學(xué)上屬原核生物界放線(xiàn)菌目鏈霉菌泛的應用除抗生素外,該屬產(chǎn)生的代謝物還包括科與其他細菌相比,鏈霉菌具有較為復雜的發(fā)育抗腫瘤劑、免疫抑制劑、抗蟲(chóng)劑3以及胞外水解分化過(guò)程,形態(tài)分化的同時(shí)伴隨著(zhù)復雜的生理變化酶,如淀粉酶、幾丁質(zhì)酶、纖維素酶、果膠酶、木聚糖和大量次級代謝產(chǎn)物的生成此外鏈霉菌能產(chǎn)生酶和蛋白酶等正因為鏈霾菌次級代謝途徑能抗生素胞外酶等多種次級代謝產(chǎn)物由鏈霉菌產(chǎn)產(chǎn)中國煤化工對鏈靠菌的大量生的抗生素占自然界已知抗生素的70%2,這篩選CNMHG開(kāi)展收稿日期:200-12-20作者簡(jiǎn)介;郎曉萌(1984-),女,碩士研究方向海洋微生物化學(xué)成分及生物活性第2期郎曉萌,等:海洋鏈霉菌生物活性物質(zhì)的研究然而,隨著(zhù)對鏈霉菌的廣泛篩選,大量生物活性大量有價(jià)值的抗生素分離這些稀有菌種不僅可以減物質(zhì)被重復發(fā)現,從鏈霉菌得到新的生物活性物質(zhì)的少對產(chǎn)生已知生物活性物質(zhì)菌株的重復分離還可以幾率逐漸下降由于新物質(zhì)具有產(chǎn)生新的生物活性物擴展鏈霉菌次生代謝產(chǎn)物的化學(xué)多樣性5質(zhì)的潛力,研究者開(kāi)始使用新的方法在盡可能廣泛的本文按結構類(lèi)型對近年來(lái)國內外學(xué)者在海洋范圍內尋找新的物種,特別是那些用常規方法很少分中分離得到的鏈霉菌生物活性物質(zhì)的有關(guān)研究進(jìn)離到的稀有菌種研究者陸續從稀有鏈霉菌中發(fā)現了展進(jìn)行介紹1 R-H REMe r"=Me2 R=H R=H R=Me3 R=C R=H R=Me4 R=H R=H R=COOMe6 R=i, R?="lOH7R=“oHR2H11 R=CH2OH12 R=CH=NOH13 R=CN1生物堿細胞、胰腫瘤細胞和結腸癌細胞的C值均在pmo/L范圍內,且無(wú)特異性Usama W H, Mohamed Shaaban等從 Streptomyces sp.Mei37分離到五個(gè)異喹啉醌生物堿(1-2環(huán)肽及多肽類(lèi)5),其中1,3,4,5對8種腫瘤細胞具有細胞毒作Eric D miller等從采集與關(guān)島的某鏈霉菌中分用,Bugi,TimS等從 Streptomyces sp.變種CNQ離得到三個(gè)具有細胞毒作用的環(huán)肽, piperazmycin583中分離到五個(gè)吡咯雙烷類(lèi)生物堿(6-10),s-C(14-16)15). Fuchao li等從 Marine化合物6-9具有抑制HCT-16結腸癌細胞和抗 Streptomyces sp. Isolate M45中分離到4個(gè) Chini菌活性,.Lope等從海洋放線(xiàn)菌 Streptomyces sp. komycins類(lèi)化合物(17-20),具有抗腫瘤活性,但(BL-49-58-005)中分離得到3個(gè)新的吲哚生沒(méi)有抗病毒抗菌及植物鄱性 Renner等從海洋物堿(11-13),并對其進(jìn)行了14種腫瘤細胞群細放線(xiàn)中國煤化工2)中分離得到胞毒性測試,結果表明:化合物(11)活性最強對 cycleCN MHGP Cyclomarins A白血病K2562細胞的G為8.46pmoL;化合(21)是活性最強的抗炎劑,在佛波醇誘導的小鼠物(12)含有醛肟基團,對前列腺癌細胞、內皮腫瘤耳水腫活性實(shí)驗中,當給藥質(zhì)量濃度為50ug/mL138哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第26卷時(shí)顯示強的抑制作用,水腫抑制率為92%更重代謝過(guò)程中聚酮類(lèi)化合物主要由聚酮合成酶及其要的是在相同水腫測試中,化合物(21)在體內投相關(guān)的修飾酶負責合成在這些化合物的生物合成藥濃度為30mg/mL時(shí),水腫會(huì )減少45%,表明cy途徑中,除了核心的聚酮合成酶外還有各自不同的clomarins A有藥用前景后修飾參與,因而最終表現出化合物結構的多樣3聚酮類(lèi)性,這些化學(xué)結構的多樣性為其生物活性的多樣化提供了重要前提,包括了抗細菌、抗真菌、抗病毒、聚酮類(lèi)化合物是聚酮合成酶參與生物合成的抗腫瘤、抗結核免疫抑制等獨特的功能化合物的總稱(chēng),結構上具有特異性在鏈霉菌新陳OH人14 RI=OH R2=CH15R1=HR2=C18R1=a,R2=R3=OH16 R-OH R2=CH2 CH319 quinone form of (32)20R1=R2=R3=H人。一中國煤化工CNMHG第2期郎曉萌等:海洋鏈霉菌生物活性物質(zhì)的研究H 0 HOHOHHco3.1大環(huán)內酯類(lèi)gorajana等如從深海沉積物 Streptomyces sp.分離Huang等從 Streptomyces sp.FR-008分離到兩個(gè)蒽醌類(lèi)化合物(31-32),具有抗菌活性及到一種七烯大環(huán)內酯類(lèi)抗生素(24). Hertweck細胞毒活性等從海洋放線(xiàn)菌 Streptomyces maritimus中分離3.3其他得到化合物(25)和(26),化合物(36)有抑菌活性Seizo sato等從深海沉積物 StreptomycesFenical等從珊瑚 Pacifigorgia sp.體表分離的鏈8p.NPS-643中分離到6個(gè)聚酮類(lèi)化合物(33霉菌(PG-19)中分離得到2個(gè)八元環(huán)內酯octa-38),該系列化合物結構新穎,且對胰腺癌細胞HTractins A(27)和B(28). Octalactins A在體外對29有中等細胞毒活性B162F10黑色素瘤細胞及人體結腸癌HCT136細胞有顯著(zhù)細胞春性(IC分別為72×103m,4萜類(lèi)0.5mg/L),而 Octalactins B無(wú)細胞毒性,這說(shuō)明環(huán)海洋萜類(lèi)化合物主要來(lái)源于海洋藻類(lèi)、海綿和氧結構是八元環(huán)內酯發(fā)揮抗腫瘤作用的必須活性珊瑚動(dòng)物.從海洋放線(xiàn)菌中分離得到的萜類(lèi)化合物基團較少 Cheng等2從海洋放線(xiàn)菌 Streptomyces sp.3.2蒽環(huán)類(lèi)(CNH-370)中分離得到 Luisols A,B(39~40)ajendra P等2從 marine Streptomyces即p. i. Luisols B是天然產(chǎn)物中僅有的一個(gè)含環(huán)氧萘酚solate B6921.分離得到兩個(gè)蒽環(huán)類(lèi)抗生素 himal[2,3C]呋喃環(huán)的化合物mycin A( 29)Fu himalomycin B(30). Adinarayana中國煤化工CNMHG140·哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第26卷33R1=CH3,R2=CH3RiCH34 R1=Ch,oh, R2=CH3,R4=CH3Ra=CH37R1=CH3,R2=CH3=CH,OHO CHa5黃酮類(lèi)中分離到4個(gè)黃酮類(lèi)化合物(41-44),其中Compound(41)和(42)可有作為神經(jīng)保護劑T Taechowisan等21從 Streptomyces sp.T052R43: R=H R=H41: R=H R,=OH44: R-oH R,=G/c42: R-oh R=H中國煤化工CNMHG第2期郎曉萌等:海洋鏈寰菌生物活性物質(zhì)的研究141Natural Products, 2003, 66(6):863-864.6結語(yǔ)[15] MILLER E D, KAUFFMAN C A, JENSEN P R, et al. Piperaz綜上所述,海洋鏈寡菌的生活環(huán)境十分特殊,Bacterium of the Genus Streptomyces[J]. Joumal of Organi如:高鹽度、高壓、低養分、低溫及與不同生物之間Chemistry,2007,72(2):323-330.的關(guān)系等,在這些所調生命的極限環(huán)境中海洋(16] FUCHAO L, MASKEY R P,smgQ,aa. Chinikomycins鏈霉菌已發(fā)展出獨特的代謝方式2,這不僅確保and B: Isolation, Structure Elucidation and Biological Activity of其在極端環(huán)境中生存,也提供了產(chǎn)生新穎抗生素的Novel Antibiotics from a Marine Streptomyces sp. Isolate MI045[J]. Joumal of Natural Products, 2005, 68: 349-353藥用價(jià)值的活性化合物,為藥物研究提供了重要的(&3tb先導化合物,有力地推動(dòng)了海洋天然產(chǎn)物化學(xué)的發(fā)a Marine Bacterium( Streptomyces sp. )[J].J.Am. Chem.展.Soe,199,121(49):11273-11276.[18]黃曦鄧子新.多烯大環(huán)內酯類(lèi)抗生素一鏈冪菌FR-008參考文獻代謝產(chǎn)物的研究[].中國抗生素雜志,199,24(5):329[1]劉志恒現代微生物學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2002[2]劉志恒姜成林放線(xiàn)菌現代生物學(xué)與生物技術(shù)M]北京:[19] HERTWECK C, MOORE B S. A Plant- like Biosynthesis of科學(xué)出版社,2004[3]bentleySD,ChatErKF,CerdEnoT,eal.complete[打]. Tetrahedron,2000,56(46):9115-9120.[20] TAPIOLAS D M, ROAMN M, FENCIAL W. d al. Octalactinsgenome sequence of the model actinomycete Stretomyces colicorA3(2)[J]. Nature,2002,417:141-147a and B: Cytotoxic eight member ring lactons from a marine bac-[4] THOMPSON C J, FINK D, NGUYEN L D. Principles of micro-terium,Streptomyces sp [J].JAm. Chem. Soc, 1991, 113bial alchemy: insights from the Streptomy cescoelicolor genome [21] MASKEY R P, HELMKE E, LAATSCH H. 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