（微生物学专业论文）粘细菌产生的次级代谢产物研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对论文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明，本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：越日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅或借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名：壶i 垒达导师签名：论文作者签名：盈l 垒坚 导师签名： 山东大学硕士学位论文 摘要 本论文主要研究了粘细菌产生的次级代谢产物，根据次级代谢产物的类型本 实验分为两部分来研究第一部分主要研究了粘细菌产生的挥发性有机物 ( v o c s ，v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s ) 利用闭环捕集装置( c l s a ，c l o s e dl o o p s t r i p p i n ga p p a r a t u s ) 富集，然后气相质谱( g c m s ，g a sc h r o m a t o g r a p h ym a s s s p e c t r u m ) 分析的方法，鉴定了不同的粘细菌菌株在不同培养条件下产生的 v o c s 。在研究结果中，我们发现了粘细菌产生的属于不同种类的几十种化合物， 其中三种萜烯化合物一a - p i n e n e ( 3 ) ，d l - l i m o n e n e ( 4 ) 和a - t h u j e n e ( 1 9 ) 都是第一 次在粘细菌中发现，吡嗪类化合物3 甲氧基- 2 ，5 一二甲基吡嗪( 1 1 ) 已经则在2 0 0 5 年s c h u l z 报道的结果中出现在这些化合物中，还包括对称性极高的 l ，3 ，5 ，7 - c y c l o o c t a t e t r a c n e ( 5 ) 此外我们也发现了几种含硫的代谢产物。结合菌株 的培养条件，我们对这些化合物进行了比较，初步推断了某些化合物与培养条件 之间的关系，并发现在粘细菌产生子实体的培养条件下，生成的v o c s 较多。除 去培养基的影响，我们发现粘球菌释放的v o c s 无论从数量还是种类上都高于堆 囊菌产生的v o c s 砌9 c o c c l l 8 w h w - i 在不同的培养条件下会经历不同的形态发生过程，这种 变化仅仅通过向培养基中加入n a c i 就能完成，而形态发生与次级代谢产物的产 生基本在同一时期。利用c l s a - g c - m s 的方法，我们分析了h w - 1 在不同的形 态发生过程中，产生的v o c s 。利用统计学的方法对结果进行了分析，发现了 h w - i 的形态发生和某些化合物的产生之间的联系。在液体培养条件下，当盐浓 度增加时，v o c s 的组成基本不变只是化合物的量发生了变化随着盐离子浓度 的变化，h w - 1 在固体培养基上释放的v o c s 的组成和其形态发生过程同时发生 改变。通过p c a 分析后，四种液体样品( v y - l o - - 3 ) 被归于一组，而样品v y - l 4 与阴性对照划分在一组，而在固体样品中，样品v y - s 4 与其它四种固体样品 ( 、r y - s o 3 ) 的v o c s 组成差别较大，独立划分为一组。这与h w - i 的形态发生能 力的分类是一致的，在此条件下，h w - i 失去了形成子实体的能力，反映到v o c s 上则是组成出现了较大的改变。利用此方法，我们建立了研究粘细菌的形态发生 3 山东大学硕士学位论文 和次级代谢两大特性之间的桥梁。 本论文的第二部分研究内容主要是关于s o r a n g i u mc e l l u l o s u m9 7 3 3 j 产生的 具有抗肿瘤和抑菌活性的次级代谢产物。首先利用树脂从发酵液中吸附粘细菌产 生的次级代谢产物，甲醇浸提树脂后，浓缩。浓缩样品进过s e p h a d e xl h _ 2 0 柱层 析，进行了粗分离，h p l c 分析检测收集组分，确定目标化合物。然后对目标产 物直接进行结晶和重结晶实验，得到了该化合物的针状晶体，并对该晶体进行了 分析通过质谱和核磁共振( n m r ) 的数据分析 关键词：粘细菌；纤维堆囊菌；次级代谢；c l s a ；v o c ；s e p h a d e xl h 2 0 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h e w o r ki nt h i st h e s i sw a sm a i n l yr e l a t e dt ot h es e c o n dm e t a b o l i t e sp r o d u c e d b ym y x o b a c t e r i a a c c o r d i n gt ot h et y p e so f t h es e c o n dm e t a b o l i t e s ，t h e r ec o n t a i n st w o p a r t si nt h et h e s i s i nt h ef i r s tp a r t ，t h ev o l a t i l eo r g a n i z e dc o m p o u n d s ( r o t s ) e m i t t e d b ym y x o b a c t e r i aw e r es t u d i e d w ec o l l e c t e dt h ev o c sf i - o mt h es a m p l e sb yu s i n ga c l o s e d l o o ps t r i p p i n ga p p a r a t u s ( c l s a ) a n ds e p a r a t e da n di d e n t i f i e dt h ev o c sw i t h o c - m s t h e nt h ec o n s t i t u t e dv o l m i l ec o m p o u n d sf r o md i f f e r e n ts t r a i n si nd i f f e r e n t c u l t u r e dc o n d i t i o n sw e r ec o m p a r e d m o r et h a ns i x t yk i n d so ft h ev o l a t i l ec o m p o u n d s b e l o n g i n gt od i f f e r e n tc l a s s e sw e r ef o u n d a m o n gt h e s ec o m p o u n d st h r e ek i n d so f t e r p c n sw e r ei d e n t i f i e da sa - p i n e n e ( 3 ) ，d l - l i m o n e n e ( 4 ) a n da - t h 哂e n e ( 1 9 ) ，w h i c h w e 圮f i r s t l yr e p o r t e d i n m y x o b a c t e r i a au n i q u ep y r a z i n e i d e n t i f i e da s 3 - m e t h o x y - 2 ，5 d i m e t h y l p y r a z i n e ( 11 ) i no u rs t u d i e sh a db e e nr e p o r t e db yr e s e a r c h e r s i ng b fo fg e r m a n yi nt h e i rs t u d yw i t hc h o n d r o m y c e sc r o c a t u z t h es u b s t a n c e sw i t h g o o ds y m m e t r y , s u c ha s1 , 3 ，5 ，7 c y c l o o c t a t e t r a e n e ( 5 ) ，b e l o n g e dt os e v e r a lg r o u p s i t w a si n t e r e s t i n gt h a tw ea l s of o u n ds o m es u l f u r - c o m p o u n d s t h a tw e 地r e p o r t e d p r o d u c e db ya c t i n o m y c e t e s d u r i n gt h ec o u r s eo ft h ed a t aa n a l y s i s ，w ef o u n da p o s s i b l er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eo c c u r r i n go fv o l a t i l e c o m p o u n d s a n dt h e m o r p h o g e n e s i so f m y x o b a c t e f i a lf r u i t i i l gb o d i e s m y x o c o c c u sf u l v u sh w 二1 as a l t - t o l e r a n ts t r a i nc h a n g e si t s m o r p h o g e n e s i s p r o c e s si nd i f f e r e n tc o n d i t i o n s u s u a l l yt h em o r p h o g e n e s i sw a sc a r r i e do u tt o g e t h e r w i t ht h ep r o d u c t i o no fs e c o n dm e t a b o l i t e sa tt h es r i n e p e r i o dd u r i n gt h el i f ec y c l eo f m y x o b a c t e r i a i no r d e rt op r o v et h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h e m ，w ea n a l y z e dt h e 5 坐奎查竺堡主兰垒堡苎 v o c se m i t t e db yh w - 1a td i f f e r e n tm o r p h o g e n e s i sp r o c e s st h a to c c u r r e do nv y 2 a g a ro ri nl i q u i dv y 2w i t hd i f f c r e mc o n c e n c a t i o n so f n a c l i nl i q u i dm e d i u m , a st h e n a c ic o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e d ，t h ec o m p o u n d sc h a n g e dm a i n l yi nc o n c e n t r a t i o n sb u t n e a r l yn o ti ns p e c i e s o ns o l i dm e d i u m ，h o w e v e r , a st h en a c ic o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e d , t h eo d o rp r o f i l e so fh w - ic h a n g e dg r e a t l yt o g e t h e rw i t ht h em o r p h o l o g i e s a f t e rt h e p r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s ，f o u rl i q u i ds a m p l e s ( v y l o q ) ，c o l l e c t e da tn a c i c o n c e n t r a t i o n so f 0 ，o 9 ，1 5 a n d1 8 w c 托c l a s s i f i e di n t oo n eg r o u p ，w h i l et h e s a m p l ev y - l 4 c o l l e c t e da tn a c ic o n c e n t r a t i o n so f3 a tw h i c ht h es t r a i ns l i g h t l y g r e w , j o i n e da n o t h e rg r o u pw i t ht h em e d i u m c o n t r 0 1 t h es a m p l eo f v y - s 4 ，c o l l e c t e d a tn a c lc o n c e n t r a t i o n so f1 0 0 o nv y 2a g a rw e r es e p a r a t e di n t oo n eu n i q u eg r o u p , c o n t r a s t i n gt ot h a to t h e rf o u rs o l i dc u l t u r a ls a m p l e s ( v y - s o 3 ) ，c o l l e c t e da tn a c i c o n c e n t r a t i o n so f0 ，o 9 ，1 5 a n d1 8 f o r m e do n eg r o u pb yt h e i rv o c s p r o f i l e s t h er e s u l ti sc o n s i s t e n tw i t ht h em o r p h o g e n e t i cr e s u l t s ：h w - ig r a d u a l l yl o s e si t s m o r p h o g e n e t i cp o t e n t i a l i t yi nr e s p o n s et ot h es a l i n i t ya n ds h o w sac h a n g i n gv o c s p r o f i l e a n a l y s i so nt h ev o l a t i l e sp r o b a b l ye s t a b l i s h e sab r i d g ef o ro u rs t u d yo ft h e ， m o r p h o g e n e s i sa n ds e c o n dm e t a b o l i s mi nm y x o b a c t e r i a t h es e c o n d p a r tw a so ft h es e c o n dm e t a b o l i t e sw i t he x c e l l e n tb i o a c t i v i t i e s p r o d u c e db ys o r a n g i u mc e l l u l o s u m9 7 3 3 1 a f t e rm o s to ft h es e c o n dm e t a b o l i t e s w e r ea b s o r b e db yx a d - 1 6r e s i nf r o mt h ec u l t u r eb r o t h ，t h er e s i nw a se x t r a c t e dw i t h m e t h a n o lf o rt h r e et i m e s t h e nt h em e t h a n o ls o l u t i o nw a sc o n c e n t r a t e dw i t hav a c u u m c i r c u l a t i n ge v a p o r a t o r a f t e rc o n c e n t r a t e d , t h es a m p l e sw e r es e p a r a t e dt h r o u g ha s e p h a d e xl h 2 0c o l u m na n dt h eg r o u p sw f f r ec o l l e c t e da c c o r d i n gt o t h eu v 6 - 山东大学硕士学位论文 a b s o r p t i o n a t ! t e rc o n c e n t r a t e d , t h ec r u d eb i o a c t i v es a m p l ew a sc r y s t a l l i z e da n d 他c r y s t a l l i z e d d u r i n gt h ep r o c e s s ，w eo b t a i n e da na e i c u l a rc r y s t a lc o m p o u n d , f o r m e d i nt h es o l u t i o no fm e t h a n o la n da c e t o n e a f t e rc o n f i r m a t i o nw i t hh i g hp e r f o r m a n c e l i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( i - i p l c ) ，t h ec r y s t a lw a sf u r t h e ra n a l y z e do fi t sm s ，u va n d k e y w o r d s ：m y x o b a c t e r i a ；s o r a n g i u mc e l l u l o s u m ：s e c o n dm e t a b o l i t e s ；c l s a ；v o c ； ， 山东大学硕士学位论文 c l s a e c d e i e s i f d g c g c m s g p c h p l c t n a 依 p c a s p e s p m 哐 t i c v o c l i s to fa b b r e v i a t i o n s c l o s e dl o o ps t r i p p i n ga p p a r a t u s e l e c t r o nc a p t u r ed e t e c t o r e l e c 仃o ni o n i z a t i o n e l e c t r o s p r a yi o n i z a t i o n f i r ei n f l a m m a t i o l ld e t c c t o r g a sc h r o m a t o g r a p h y g a sc h r o m a t o g r a p h ym a s ss p e c t r u m g e lp e r v a s i o nc h r o m a t o g r a p h y h i g hp e r f o r m a n l i q u i dc h r o m a t o g r a p h y i n f r a - r e ds p e c t r u m n u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c e p r i n c i p a lc o m p o n e n t a n a l y s i s s o l i dp h a s ee x t r a c t i o n s o l i dp h a s em i c r o - e x w a c t i o n t o t a li o nc h r o m a t o g r a p h y v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s 山东大学硬士学位论文 1 1 粘细菌的特性 x 上- 日雷 近几十年来，粘细菌越来越多的受到关注，相关的研究文章和出版物数 量逐步增长。在各个领域，它都吸引着全世界生物工作者的目光。粘细菌在 科学研究中占有如此重要的地位必有其重要的原因和特性。在分类上，粘细 菌是革兰氏阴性细菌，属于原核生物类群中的多变细菌，滑动细菌。粘细 菌细胞较大( o 7 - 1 2 3 - 2 p m ) ，棒状。与其它革兰氏阴性细菌相比，粘细 菌具有独特的信号传递系统和形态发生过程，还表现出复杂的社会性行为诩 粘细菌最引人注目的特性是其复杂的形态发生过程。早在1 8 9 2 年，人们 就发现了粘细菌具有不寻常的和难以置信的生活周期。粘细菌的形态发生体 现在两个水平上，细胞的形态发生是指营养细胞变成粘孢子，而群体的形态 发生是全部的菌体聚集然后形成子实体的过程嘲。 在营养贫瘠的条件下，粘细菌聚集并堆积成为菌团，这些堆积的茵团可以 分化形成子实体。子实体具有种属特异性，大小在1 0 1 0 0 0 扯m 之间，形态多样， 具有鲜艳的颜色可以用肉眼观察到。1 。子实体的形成是在全体细胞协同作用下 进行的，称作协作形态发生( c o o p e r a t i v em o r p h o g e b e s i s ) 。成熟的子实体内 部，杆状的营养细胞转变成为结构变化的粘孢子，称为细胞形态发生( c e l l u l a r m o r p h o g e n e s i s ) 。粘孢子与营养细胞无论在结构上还是生理状态上，都存在着 明显的不同。但对于不同的粘细菌的种属而言，这些变化的程度是不一样的“1 。 粘细菌子实体的形成表明在粘细菌细胞之间存在着信息传递系统，并且信 息的传递伴随着协作形态发生的全过程，形成子实体形态多样性及其本质的差 异。因此，粘细菌是一种具有社会性行为的原核生物“1 。早在二十世纪6 0 年 代，r e i c h e n b a c he ta 1 就已经拍摄了粘细菌子实体的生成过程嗍。从中我们 可以很惊奇的发现，任何一个细胞都不愿错过生成子实体的机会，即使那些处 山东大学硕士学位论文 于菌落边缘的细胞，当发现自己远离群体后，会主动靠近菌落，参与聚集的过 程粘细菌的这种行为主要通过细胞问的信号传递完成的。这些信号已被证明 是一些小的化学分子，细胞接收些信号分子后做出应答，引导自身结构发生变 化并参与整体的聚集，最终形成各种形态的子实体”1 。 粘细菌的另一特性就是滑动运动。虽然在其它革兰氏阴性细菌中也存在滑 动，但是它们的运动主要是通过鞭毛的游动完成的。粘细菌与之不同，在环境 较干燥的条件下也能运动。因此。粘细菌菌落扩展与一般细菌的菌落扩展存在 较大的差异。粘细菌的菌落在介质上的扩展形态用蜂拥形容最为贴切。这些蜂 拥的菌落在琼脂糖表面上展现出树枝或者辐射状的图案，如同海边被海水侵蚀 的海岸“ 1 2 粘细菌产生的次级代谢产物 提起药源菌，人们往往会联系到真菌，链霉菌和芽孢杆菌。由于越来越多 的具有药理和生物活性的次级代谢产物的发现，粘细菌也成为药源菌家族的成 员，并迅速超过假单孢杆菌，上升到第三位。1 早在上世纪五十年代，科学家 就已经发现了粘细菌的抗生素活性。因为粘细菌是一类难以操作和培养的细 菌，所以他们还是把目光投向那些易于操作的微生物。直到1 9 7 3 年，人们首 次分离得到粘细菌产生的活性物质，它能够抑制真菌孢子的发育“1 虽然后来 证明这种化合物只是一种细胞脂肪酸，没有很大的意义，但是它揭开了粘细菌 次级代谢研究的序幕。 在随后的三十年里，科学家的研究表明粘细菌的次级代谢产物极具潜在应 用价值。在粘细菌的次级代谢产物中，分离出了8 0 种基本结构和4 5 0 种结构 类似的化合物。只有少数几种在其它的微生物中出现过，大部分都是结构新颖 的化合物，并且一部分具有较高的药理和生物活性。在粘细菌中发现的化合物 结构多样，其中聚酮类物质最为常见。粘细菌的次级代谢产物中的聚酮类主要 包括两种：大环内酯和大环内酰胺类化合物，有的是经典的具有糖官能团的的 大环内酯并且，粘细菌的次级代谢产物中经常出现噻唑和恶唑环类物质这 山东大学硕士学位论文 些化合物的种类与其生物合成的根源密切相关，它们大多是在粘细菌中的氨基 酸和脂类代谢产物合成过程中得到。但是，在粘细菌中还没有发现来自核糖类 代谢产物的化合物嘲。粘细菌经常产生某个同系物家族的很多相关产物，一株 粘细菌中可分离出2 0 5 0 种不同结构的同系物。其中最具有代表意义的 e p o t h i l o n e s ，现已经分离出四十多种同系物m t a b l e l la c t i v es e c o n d a r ym e t a b o l i t e si s o l a t e df r o mm y x o b a c t e r i a 代谢产物作用靶点产生菌。 a l t h i o m y c i n b a c t e r i a a m b r u t i c i nf u n g i a n g i o l a m a u r a c h i n a r c h a z o l i d e 一 c h o n d r a m i d e s c r o c a c i n c o r a l l o p y r o n i n c h i v o s a z o l b a c t e r i a f u n g i f u n g i f u n g i ，a n i m a l f u n g i ，b a c t e r i a b a c t e r i a f u n g i d i s o r a l 一 f u n g i n i m a l e p o t h i l o n e s f u n g i 。a n i m a l g e p h y r o n i ca c i d 埘x o c h r o m i d e s m e l i t h i a z o l e f u n g i f u n g i f u n g i f u n g i c b f u s c u s ，m x v i r e s c e n s ，m x x a n t h u s 。s t r a l t h i o t i c u s ，s t r m a t e n s i s s o c e l l u l o s u m a n 。d i s c i f o r m i s s g a u r a n t i a c ，s g e r e c t a r g e p h y r a c r c r o c a t u s c r c r o c a t u s c c c o r a l l o i d e s s o c e l l u l o s u m s o c e l l u l o s u s s o c e l l u l o s u m a r g e p h y r a s o c e l u l o s u 口 乩v i r e s c e n s m t 1 i c h e n i c o l a c b v e l a t u s ，c c c o r a l l o i d e s ，m x s t i p i t a t u s 。 m y x a l a m i df u n g i v i r e s c e n s ，m x x a n t h u s ，s g a u r a n t i a c a 。s g m y x o c h e l i n a b a c t e r i a e r e c t a a n d i s c i f o r m i s m y x o p y r o n i n b a c t e r i a m x f u l v u s 山东大学硕士学位论文 a r i d i s c i f o r m i s ，c b v e l a t u s ，f u l v u s ，l i x m y x o t h i z o lf u n g i v i r e s e n s ，s g a u r a n t i a c a , s g e r e c t a a r g e p h y r a 。c c c o r a l l o i d e s 。f u l v u s ， m y x o v a l a r g i n b a c t e r i a xanthus m y x o v i r e s c i n n a n n o c h e l i n o p h i o b o l i n - a p h e n a l a m i d f u n g i b a c t e r i a b a c t e r i a b a c t e r i a p h e n o x a n f u n g i p y r r o l n i t r i nf u n g i p o l y e n e - 1 0 2 c t r a t j a d o n r i p o s t a t i n s f u n g i b a c t e r i a f u n g i b a c t e r i a r h i z o p o d i n a n i m a lc e l l s a f r a m y c i nb a c t e r i a ，a n i m a l s o r a n g i a n b a c t e r i a s o r a n g i o l i d b a c t e r i aa n i m a l s o r a n g i c i n s o r a p h e n s t i p i a m i d e s t i g m a t e l l i n t h i a n g a z o l t a r t r o l o n s m x f u i v u s ，m x v i r e s c e n s ，m x x a n t h u s n a a g g r e g a n s ，n a e x e d e n s p 1 c e l l u l o s u m l 。p s a e r u g i n o s a ，p e n p a t u l u m 乩s t i p i t a t u s p 1 f u m o s u m c b f e r r u g i n e u s 。c b m i n o r 。m x f u l v u s ，c c e x i g u u s 。p s p y r r o c i n i a ，p s p y r r o l n i t r i c a ks t i p i t a t u s s o c e l l u l o s u m s o c e l l u l o s u m m x s t i p i t a t u s l l 】c f u l v u s ，- i 】【v i r e s c e n s 。i i x x a n t h u s ，s t r f u n g i ，a n i m a l f u n g i f u n g i f u n g ic b v e l a t u s ， f u n g i b a c t e r i a , a n i m a l l a v e n d u l a e s o c e l l u l o s u m s o c e l l u l o s u m s o c e l l u l o s u m s o c e l l u l o s u m s o c e l l u l o s u m c b m i n o r ，s g a u r a n t i a c a p i f u m o s u m s o c e l l u l o s u m v i o p r o l i d e f u n g i c b v i o l a c e u s * a b b r i v i a t i o n ：a n ，a n g i o c o c c u s ；a r ，a r c h a n g i u m ；c b ，c y s t o b a c t e r ；c c 。c o r a l l o c o c c u s ；m x ，m y x o c o c c u s ：p 1 ，p o l y a n g i u m ；p s ，p s e u d o m o n a s ；s g ，s t i g m a t e l l a ；s o ，s o r a n g i u m ；m t ，m e l i t t a n g i u m ：c r ，c h o n d r o m y c e s ；n a 。n a n n o c y s t i s ；s t 1 2 - 山东大学硕士学位论文 r 。s t r e p t o m y c e s ；p e n ，p e n i c i l l i u m 辣 o 、，、l k 取协 o ：) ( 二k 惑、猕 o ，、，) ， 、 姜器 o 4 、) 、，、 电髂 x 。，三：c 气弦 乱瓣“_ r 、r ) 、人 砒瓣、舻 舢棘、o 渺 钆辩、黔 x ，a 6 可、 鑫器 p a m 阳r _ i c ，哪 ，r i - h ， 。h 。 _ o e 州啪mbl j l r - h = 肾酽。o 。t h 帅 kf o o 一 - 柚 e p o m o n i 1 稿， 1 h r 一 - e p a h 帅r - ki 删 - h ；r 肾月一 即时kt 4 研r 一h ；r 肾 。h 粘细菌次级代谢产物表现出了多种不同的作用机制，包括抑制原核 ( m y x o v a l a r g i n ) 和真核( g e p h y l o n i ca c i d ) 生物内蛋白质的合成；刺激革兰氏 阳性细菌钾离子输出( t a r t r o l o n ) ；与d n a 相结合( s a f r a m y c i n ) 。但好多化合 物的作用机制尚没有阐明，例如，高细胞毒性( v i o p r o l i d s ) 和抗真菌( 1 e u p y r r i n ) 类物质的作用机制。当然也有一些化合物在生物检测中没有发现任何生物活性 与来自其它微生物中的化合物相比，粘细菌产生的次级代谢产物具有奇 特的作用机制，例如人们分离出了近2 0 种新型电子传递抑制剂“”它们作用于 线粒体呼吸链不同的关键位点，而且具有相当高的活性。有些化合物破坏酶复合 山东大学硕士学位论文 体i ( n a d h ：辅酶q 氧化还原酶u b i q u i n o n eo x i d o r e d u c t a s e ) 或者破坏酶复合体 i i i 。m y x o t h i a z o l 和s t i g m a t e l l i n 作为细菌细胞色素氧化酶抑制剂在阐明酶复 合体i i i 的生化作用方面表现出很大的作用“”。现在人们主要通过这些化合物和 它们各自的复合体的共结晶来研究这些物质结合位点“州“1 另一个令人振奋的发现是：g b f 研究的粘细菌次级代谢产物中大约有1 0 9 6 能专一性地作用于真核细胞的细胞骨架。这类化合物不仅具有辅助药物作用于真 核细胞的细胞骨架的作用，而且还可以成为有效治疗癌症的药物。至今他们已经 分离到了具有该活性的l o 种不同的新结构的化合物，其中4 种作用于肌动蛋白，4 种作用于微管蛋白，另外2 种比该体系化合物的作用略小，但是也能明显的影响 细胞骨架并诱导细胞凋亡“1 粘细菌中发现的第一种该类化合物是r h i z o p o d i n 。最初的研究中，他们发 现某个菌株的发酵液可以使小鼠l 9 2 9 的纤维源细胞变细长、分叉扩展，这类似于 来自原生动物的r h i z o p o d i a 。对于该现象的机理研究表明：1 0 0h i d 的r h i z o p o d i n 可在3 d , 时内使细胞内的纺锤体消失，阻碍细胞分裂细胞变大成为多核的细胞， 但仍能存活数周。r h i z o p o d i n 的效果有些类似于l a t r u n c u l i nb ，但作用浓度比 l a t r u n c u l i nb 低1 0 倍，虽然r h i z o p o d i n 作用效果需要较长时间，但是不容易反 弹 对肌动蛋白起作用的第二种粘细菌代谢物是c h o n d r a m i d ea 和它的类似 物j 该类化合物的结构与海绵中所提取的j a s p l a k i n o l i d e 或者j a s p a m i d e 的化 学结构相近。c h o n d r a m i d e 可以稳定肌动蛋白。实际上，它与p h a l l o i d i n 具有完 全相同的结合效率，推测它们可能具有相同的结合位点与p h a l l o i d i n 相比。 c h o n d r a m i d e 可以作用于各种动物细胞。针对不同肿瘤细胞系的i c 5 0 值在3 至8 5 n m 之间。在体外，c h o n d r a m i d e 可以诱导和刺激非聚合状态的肌动蛋白聚合，但是， p h a l l o i d i n 没有这一功能“” 在过去的十年中，生物学家研究发现粘细菌的代谢物e p o t h i l o n e s 与紫杉醇 具有相同的作用机制，这引起了各界的兴趣。它可以稳定细胞内的微管蛋白，导 致有丝分裂过程中纺锤体不能形成，阻断有丝分裂的进行，引起细胞凋亡。与紫 山东大学硕士学位论文 杉醇相比，e p o t h i l o n e s 能够作用于一些耐药细胞，具有很好的水溶性，可以发 酵生产等方面的优势。它有望成为代替紫杉醇的抗肿瘤药物。目前已经报道了十 几条e p o t b i l o n e s 的合成途径，但是至今与发酵产品相比还没有成本优势可言 【1 1 峨哪 另一种新的化合物t u b u l y s i n 则对微管蛋白具有相皮的作用，它可以在数小 时内完成对微管聚合体的完全破坏并且在体外也能表现出该活性。a p i c u l a r e na 也可以影响细胞骨架，但可能是间接作用。它与海洋生物中的s a l i c y l i h a l a m i d e s 和l o b a t a m i d e s 在结构上类似臼町 2 1 j # 虽然目前还没有来源于粘细菌产生的次级代谢产物的药物上市，但是有些 化合物已经进入临床和工业化研究阶段，相信它们一定能够给人类带来福音。 1 3 粘细菌产生挥发性有机物( v o c s ) 的研究进展 粘细菌以其独特的形态发生过程和强大的次级代谢产物产生能力吸引着人 们的目光不过粘细菌另一项独特的特征一奇特的气味却没有引起研究者的重 视。粘细菌的气味比较独特，不同菌属的菌株产生的气味差异非常明显，我们甚 至可以通过嗅觉就能将它们加以区分由于研究技术的欠缺，这方面的研究进展 缓慢。随着v o c s 研究技术的不断进步，粘细菌产生的v o c s 的研究也迅速发展。 早在1 9 8 1 年，h r e i c h e n b a c h 等人就从n a n n o c y s t j se x e d e n s 中发现了在 其它微生物中广泛存在的土壤菌素( g e o s m i n ) ，这是在粘细菌中发现的第一种挥 发性物质。人们当时就认为多株粘细菌都能产生这种化合物，它是粘细菌独特气 味的主要组成部分。后来s s c h u l z 等人的研究也证实了这个观点。他们利用 c l s a 的方法收集气味然后g c m s 分析的方法，从黄色粘球菌( m y x o c o c c u s x a n t h u s ) ，软骨霉状菌( c h o n d r o m y c e sc r o c a t u s ) 和标桩菌( s t i g m a t e l a 日u r a n t i a c a ) 产生的v o c s 中证明了这种化合物的存在”“并且在2 0 0 5 年， 他们向培养基中添加氘代亮氨酸( 2 h , o l e u c i n e ) ，用相类似的收集方法富集 v o c s ，然后分析几个重要中间产物的质量位移，发现了这种化合物在粘细菌中的 生物合成路径。同时发现了它的结构类似物( 1 ( 1 0 ) e5 d g e r m a c r a d i e n - 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