文章编号 :1004 - 5422 (2011) 02 - 0108 - 06
黏细菌生物活性物质的研究
刘冰花
(成都大学 医护学院 , 四川 成都 610091)
摘 要 : 从 6 个方面 ,即黏细菌产生的生物活性物质的功能 、黏细菌生物活性物质的结构 、黏细菌生物活性物 质的生物合成 、黏细菌活性物质的基因 、提高黏细菌活性物质产量的方法 、黏细菌活性物质的化学合成 ,分析了 自 1999 年至今各国在黏细菌生物活性物质方面的研究情况. 认为黏细菌可以产生丰富的结构奇特的新的生物 活性物质 ,同时 ,黏细菌产活性物质的基因研究以及黏细菌在农业方面的应用工作还有待加强. 关键词 : 原核生物 ;黏细菌 ;生物活性物质 中图分类号 :Q939193 文献标识码 :A
另外 , Ahn 等[16] 从 土 壤 中 分 离 到 纤 维 堆 囊 菌 KM1003 ,并 从 该 菌 的 发 酵 液 中 发 现 了 Sorangiade2 nosine ,其是一种新的倍半萜烯腺苷 ,实验证明 ,Sor2 angiadenosine 即可抑制 G+ ,又可抑制 G- ; H fle 等[17] 发现黏细菌 Stigmatella erecta Pd e32 菌株可以产生抗 细菌物质 52nitroresorcinol (52硝基间苯二酚) .
收稿日期 : 2011 - 01 - 25. 基金项目 : 四川省教育厅青年基金 (08zb092) 、成都大学校科技发展基金 (2009XJ Z16) 资助项目. 作者简介 : 刘冰花 (1970 —) , 女 , 硕士 , 副教授 , 从事微生物生物制药研究.
第 2 期 刘冰花 :黏细菌生物活性物质的研究
0 引 言
黏细菌是最高等的原核生物 ,可滑动 ,具有多细 胞行为 ,属于好氧的革兰氏阴性杆菌[1] . 由于黏细菌 生长缓慢 ,难于分离纯化 ,对其活性物质的研究相对 滞后. 近年来 ,黏细菌作为可产生丰富多样生物活性 物质的微生物类群逐渐受到科研工作者的重视. 迄 今为止 ,研究人员已经发现了黏细菌产生的几百种 结构不同的化合物 ,这些化合物中许多是以前从未 发现过的. 本文对 1999 年至今科研人员在黏细菌生 物活性物质方面的研究工作进行综述 ,以期对黏细 菌进一步的研究工作有所帮助.
此外 ,从相关的报道中可以看到 ,堆囊菌属和黏 球菌属产生抗癌活性物质的几率较高 ,研究人员在 研究中发现纤维堆囊菌子实体不但对于肿瘤细胞如 肝癌 Be17402 株系具有很强的体外杀伤活性 ,其子 实体提取物灌胃对小鼠无毒性反应 ,并能够明显抑 制移植瘤 S180 的生长[12] . 同时 ,研究人员还发现同 一株黏细菌的代谢产物可以有多个组分具有抗肿瘤 活性 ,但这些代谢产物在在抗肿瘤机制上可能具有 显著的多样性[13] . 这些研究说明 ,黏细菌在抗肿瘤 药物的开发方面具有极大的潜力. 1. 2 黏细菌抗细菌活性研究
此外 ,赵晓飞等[30] 从黏细菌 Angiococcus sp . 的 发酵液中分离出一种具有抗凝溶栓双活性的蛋白 MF21 ,并对其酶学性质进行初步研究 ,首次从黏细 菌中分离得到具有较高抗凝和溶栓双活性的且稳定 不易失活的 MF21 蛋白 ;刘敏等[31] 以纯化菌株 Soran2 gium cellulosum So 973321 为材料 ,对其产木聚糖酶的 培养条件进行了优化 ,得出的适宜培养条件组合是 , 以滤纸粉为碳源 , 以 (NH4) 2SO4 为氮源 ,pH 值为 710 ,温度为 30 ℃;殷建华等[32] 发现黏细菌 Myxococ2 cus xanthus CMC 0605 菌株产生的纤维素酶的最适 pH 为 6. 0～7. 0 ,最适温度 40 ℃.
此外 ,还有许多在黏细菌中发现抗细菌活性物 质的相关报道 ,例如 , Gaspari 等[18] 评价了 97 株黏细 菌产生的抗菌化合物的产量 ,发现其中 62 株有抗菌 活性 ,同时 ,在一个纯化菌株中发现了一种由黏细菌 产生的典型的抗生素 Myxovirescin ,在 3 株黏细菌中 检出了可抑制原核生物蛋白质合成的 ,而通常由放 线菌产生的异硫霉素 (Althiomycin) ; 刘迎等[19] 从黄 海边土壤中筛选到具有广谱抗菌活性的白色黏细菌 So ce cpu21 ;殷建华等[20] 发现黏细菌 CS211 菌株对 蜡状芽孢杆菌 、藤黄八叠球菌 、枯草芽孢杆菌 、金黄 色葡萄球菌具有很强的抑制作用 ;刘冰花等[21 ,22] 发 现黏细菌 Angiococcus sp . 菌株胞外物 、胞内物均具有 抗菌活性 ,且抗菌谱不同 ,其中胞外物对 G+ 细菌有 较强的抑菌作用 ,胞内物对部分 G+ 细菌及 G- 细菌 有抑菌作用. 1. 3 黏细菌抗真菌活性研究
2 黏细菌生物活性物质结构研究
近年来 , 科研人员采用气 —液色谱 、气 —相色 谱 、气 —质色谱 、核磁共振等先进技术 ,对部分黏细 菌活性物质的化学结构进行了阐明 (见表 1) ,但仍 有很多黏细菌产生的活性物质结构到目前还没有弄 清楚.
3 黏细菌活性物质的生物合成
在研究黏细菌产生的活性物质性质的同时 , 科
相关研究发现 ,黏细菌次级代谢物中不但有丰 富的抗生素 ,而且有丰富的酶资源 ,如纤维素酶 、木 聚糖酶 、溶栓酶等. 闫章才[28] 首次对溶纤维素黏细 菌降解纤维素的机制进行了初步研究 ,发现纤维素 降解酶以复合体的方式组织在菌体细胞表面. 侯配 斌[29] 以 S0973321 为研究对象首次对纤维堆囊菌降 解纤维素类物质的基本特性进行了较为全面的表 征 ,而且进一步证明了其纤维素降解酶类以一种高 效的多酶复合体形式分布于细胞表面 ,履行相关的 功能. 上述研究首次在好氧细菌中发现类似的降解 酶类组织形式存在 ,突破了纤维素酶复合体的厌氧 界限 ,具有重要的理论意义.
近年来 ,研究人员从黏细菌中发现了大量的抗 真菌物质 ,例如 ,Bode 等[23] 从黏细菌纤维堆囊菌 So ce705 和 So ce690 的发酵液中发现了结构独特的 le2 upyrrins A1 ,实验证明它能够较好地抑制真菌和小鼠 的成 纤 维 细 胞 ; Kundim 等[24] 从 黏 细 菌 Cystobacter fuscus AJ213278 菌株中分离得到 3 种新的抗真菌的 不稳定的化合物 (6E ,10Z) 22′2O2methylmyxalamide D 、 2′2O2methylmyxalamide D 和 ( 6E ) 22′2Omethylmyxal2 amide D ;马辉等[25] 从黏细菌 Myxococcus fulvus HW21 的发酵液中分离出 9 种抑制抗真菌的化合物 (1 9) . 在这 9 种化合物中 ,有 7 种是环二肽 ,化合物 7 、8 和 9 属于非天然氨基酸组成的环二肽 ,均是首次从 天然产物中得到的 ,化合物 4 、7 、8 和 9 均是首次在 黏细菌的次生代谢产物中分离得到的. 同时 ,利用稻 瘟霉模型和纸片扩散法对分离得到的单体化合物进 行抗菌活性评价 ,发现化合物 4 、5 、7 、8 和 9 对稻瘟
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中又发现了 etnangien 的类似物 methyl ester etnang2 ien ,其对 G+ 的抑制作用更强 ,抑制 RNA 聚合酶的活 性与 etnangien 相当 , 但对 DNA 聚合酶不起作用 , methyl ester etnangien 比 etnangien 更容易从纤维堆囊 菌的发酵液中获得 ,并且在中性条件下结构比 et2 nangien 稳定.
它们分别为 Avermectin A1a 、Avermectin A2a 、Avermec2 tin B1a 、Avermectin B2a 、麦角甾27 ,222双烯23 ,5 ,62三 醇 (赛勒维甾醇) . 李健 、胡玮等[4 ,5] 从黏细菌 Corallo2 coccus coralloides Cc9736 菌株的发酵产物中分离到 一种具有抑瘤活性的生物活性物质 CcC ;马中良 、李 艳利等[6 - 8] 从纤维堆囊菌菌株 so oe cpu21 中均发现 了对多种肿瘤细胞有良好抑制作用的 SCC ;郭文杰 等[9 - 11] 从菌株 Polyangium vitellinum J sW103 和另外 6 株黏细菌菌株中也发现了活性较强的抗肿瘤物质.
黏细菌可以产生多种结构独特的抗细菌抗生 素 ,例如 , Irschik 等[14] 从纤维堆囊菌 So ce750 和 So ce1045 菌株的发酵液中发现 etnangien ,研究证明其 是一种新的能有效抑制 G+ 的大环内酯类抗生素 , 同时 ,etnangien 还可以抑制细菌和病毒的核酸聚合 酶活性 ; Menche 等[15] 从纤维堆囊菌 So ce1045 菌株
myxalamids
Sorangium cellulosum So ce750 Sorangium cellulosum So ce1045 Sorangium cellulosum So ce1045
1999
肿瘤
变种
1999
肿瘤
变种
2004
ห้องสมุดไป่ตู้真菌
变种
2007
真菌
已有
2007
真菌 、细菌
首次从黏细 菌中得到
2007
真菌 、细菌
已有
2007
真菌 、细菌
新物质
Etnangien
methyl ester etnangien aurachin P
52nitroresorcinol myxothiazole A
1 黏细菌生物活性物质功能研究
相关研究发现 ,一株黏细菌可以产生多种不同 功能的生物活性物质 ,并且黏细菌产生的生物活性 物质结构奇特 ,表现出菌株特异性 ,而不是种或属特 异性. 1. 1 黏细菌抗肿瘤活性研究
近 10 多年来 ,关于黏细菌中发现抗肿瘤活性物 质的报道很多 ,例如 :Ahn 等[2] 从黏细菌 Myxococcus fulvus 的次级代谢物中分离得到 myxothiazol 和一种 新物质 KR2025 ,并发现 myxothiazol 和 KR2025 对人类 肿瘤细胞均有明显抑制作用 ;施晓琼等[3] 从黏细菌 菌株 Myxococcus xanthus 095B06 中分离到 5 种明显 抑制肿瘤细胞 SMMC27721 、Hela 的生长的活性物质 ,