海洋链霉菌生物活性物质的研究

第26卷第2期哈尔滨商业大学学报(自然科学版)Vol 26 No. 22010年4月Journal of Harbin University of Commerce( Natural Sciences Edition)海洋链霉菌生物活性物质的研究郎晓萌'23,林文翰3,季宇彬2(1哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心哈尔滨150076;2.国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心,哈尔滨150076;3.北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室,北京100083)摘要:海洋微生物的种类繁多、数量巨大、代谢产物结构奇特、复杂多样、很多具有很好活性的特点吸引着人们的目光,由于海洋环境的特殊性和微生物在生态系统的功能,海洋微生物已发展出独特的代谢方式,也提供了在陆地微生物中未遇到过的新代谢产物链霉菌是一类革兰氏阳性细菌,具有很强的再生、防御和识别能力,海洋环境下的进化过程造就其独特的代谢方式,其结构类型及生物活性等方面都呈现出与陆生链霉菌多样性按化合物结构类型介紹了近年来在海洋中分离得到的链霉菌及其生物活性物质的研究概况关键词:海洋链霉;化学成分;生物活性物质中图分类号:R284文献标识码:A文章编号: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链霉菌是一类具有丝状分枝细胞的革兰氏阳些抗生素在医药农业生产和畜牧业生产方面有广性细菌,在分类学上属原核生物界放线菌目链霉菌泛的应用除抗生素外,该属产生的代谢物还包括科与其他细菌相比,链霉菌具有较为复杂的发育抗肿瘤剂、免疫抑制剂、抗虫剂3以及胞外水解分化过程,形态分化的同时伴随着复杂的生理变化酶,如淀粉酶、几丁质酶、纤维素酶、果胶酶、木聚糖和大量次级代谢产物的生成此外链霉菌能产生酶和蛋白酶等正因为链霾菌次级代谢途径能抗生素胞外酶等多种次级代谢产物由链霉菌产产中国煤化工对链靠菌的大量生的抗生素占自然界已知抗生素的70%2,这筛选CNMHG开展收稿日期:200-12-20作者简介;郎晓萌(1984-),女,硕士研究方向海洋微生物化学成分及生物活性第2期郎晓萌,等:海洋链霉菌生物活性物质的研究然而,随着对链霉菌的广泛筛选,大量生物活性大量有价值的抗生素分离这些稀有菌种不仅可以减物质被重复发现,从链霉菌得到新的生物活性物质的少对产生已知生物活性物质菌株的重复分离还可以几率逐渐下降由于新物质具有产生新的生物活性物扩展链霉菌次生代谢产物的化学多样性5质的潜力,研究者开始使用新的方法在尽可能广泛的本文按结构类型对近年来国内外学者在海洋范围内寻找新的物种,特别是那些用常规方法很少分中分离得到的链霉菌生物活性物质的有关研究进离到的稀有菌种研究者陆续从稀有链霉菌中发现了展进行介绍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生物碱细胞、胰肿瘤细胞和结肠癌细胞的C值均在pmo/L范围内,且无特异性Usama W H, Mohamed Shaaban等从 Streptomyces sp.Mei37分离到五个异喹啉醌生物碱(1-2环肽及多肽类5),其中1,3,4,5对8种肿瘤细胞具有细胞毒作Eric D miller等从采集与关岛的某链霉菌中分用,Bugi,TimS等从 Streptomyces sp.变种CNQ离得到三个具有细胞毒作用的环肽, piperazmycin583中分离到五个吡咯双烷类生物碱(6-10),s-C(14-16)15). Fuchao li等从 Marine化合物6-9具有抑制HCT-16结肠癌细胞和抗 Streptomyces sp. Isolate M45中分离到4个 Chini菌活性,.Lope等从海洋放线菌 Streptomyces sp. komycins类化合物(17-20),具有抗肿瘤活性,但(BL-49-58-005)中分离得到3个新的吲哚生没有抗病毒抗菌及植物鄱性 Renner等从海洋物碱(11-13),并对其进行了14种肿瘤细胞群细放线中国煤化工2)中分离得到胞毒性测试,结果表明:化合物(11)活性最强对 cycleCN MHGP Cyclomarins A白血病K2562细胞的G为8.46pmoL;化合(21)是活性最强的抗炎剂,在佛波醇诱导的小鼠物(12)含有醛肟基团,对前列腺癌细胞、内皮肿瘤耳水肿活性实验中,当给药质量浓度为50ug/mL138哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第26卷时显示强的抑制作用,水肿抑制率为92%更重代谢过程中聚酮类化合物主要由聚酮合成酶及其要的是在相同水肿测试中,化合物(21)在体内投相关的修饰酶负责合成在这些化合物的生物合成药浓度为30mg/mL时,水肿会减少45%,表明cy途径中,除了核心的聚酮合成酶外还有各自不同的clomarins A有药用前景后修饰参与,因而最终表现出化合物结构的多样3聚酮类性,这些化学结构的多样性为其生物活性的多样化提供了重要前提,包括了抗细菌、抗真菌、抗病毒、聚酮类化合物是聚酮合成酶参与生物合成的抗肿瘤、抗结核免疫抑制等独特的功能化合物的总称,结构上具有特异性在链霉菌新陈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。一中国煤化工CNMHG第2期郎晓萌等:海洋链霉菌生物活性物质的研究H 0 HOHOHHco3.1大环内酯类gorajana等如从深海沉积物 Streptomyces sp.分离Huang等从 Streptomyces sp.FR-008分离到两个蒽醌类化合物(31-32),具有抗菌活性及到一种七烯大环内酯类抗生素(24). Hertweck细胞毒活性等从海洋放线菌 Streptomyces maritimus中分离3.3其他得到化合物(25)和(26),化合物(36)有抑菌活性Seizo sato等从深海沉积物 StreptomycesFenical等从珊瑚 Pacifigorgia sp.体表分离的链8p.NPS-643中分离到6个聚酮类化合物(33霉菌(PG-19)中分离得到2个八元环内酯octa-38),该系列化合物结构新颖,且对胰腺癌细胞HTractins A(27)和B(28). Octalactins A在体外对29有中等细胞毒活性B162F10黑色素瘤细胞及人体结肠癌HCT136细胞有显著细胞春性(IC分别为72×103m,4萜类0.5mg/L),而 Octalactins B无细胞毒性,这说明环海洋萜类化合物主要来源于海洋藻类、海绵和氧结构是八元环内酯发挥抗肿瘤作用的必须活性珊瑚动物.从海洋放线菌中分离得到的萜类化合物基团较少 Cheng等2从海洋放线菌 Streptomyces sp.3.2蒽环类(CNH-370)中分离得到 Luisols A,B(39~40)ajendra P等2从 marine Streptomyces即p. i. Luisols B是天然产物中仅有的一个含环氧萘酚solate B6921.分离得到两个蒽环类抗生素 himal[2,3C]呋喃环的化合物mycin A( 29)Fu himalomycin B(30). Adinarayana中国煤化工CNMHG140·哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第26卷33R1=CH3,R2=CH3RiCH34 R1=Ch,oh, R2=CH3,R4=CH3Ra=CH37R1=CH3,R2=CH3=CH,OHO CHa5黄酮类中分离到4个黄酮类化合物(41-44),其中Compound(41)和(42)可有作为神经保护剂T Taechowisan等21从 Streptomyces sp.T052R43: R=H R=H41: R=H R,=OH44: R-oH R,=G/c42: R-oh R=H中国煤化工CNMHG第2期郎晓萌等:海洋链寰菌生物活性物质的研究141Natural Products, 2003, 66(6):863-864.6结语[15] MILLER E D, KAUFFMAN C A, JENSEN P R, et al. Piperaz综上所述,海洋链寡菌的生活环境十分特殊,Bacterium of the Genus Streptomyces[J]. Joumal of Organi如:高盐度、高压、低养分、低温及与不同生物之间Chemistry,2007,72(2):323-330.的关系等,在这些所调生命的极限环境中海洋(16] FUCHAO L, MASKEY R P,smgQ,aa. Chinikomycins链霉菌已发展出独特的代谢方式2,这不仅确保and B: Isolation, Structure Elucidation and Biological Activity of其在极端环境中生存,也提供了产生新颖抗生素的Novel Antibiotics from a Marine Streptomyces sp. Isolate MI045[J]. Joumal of Natural Products, 2005, 68: 349-353药用价值的活性化合物,为药物研究提供了重要的(&3tb先导化合物,有力地推动了海洋天然产物化学的发a Marine Bacterium( Streptomyces sp. )[J].J.Am. 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