根据作用机理建立筛选模型: 根据作用机理建立筛选模型 细菌细胞壁合成抑制剂(细胞壁为革兰氏阳性菌所特有， 细菌细胞壁合成抑制剂 细胞壁为革兰氏阳性菌所特有，人体 细胞壁为革兰氏阳性菌所特有 细胞没有， 的选择性) 细胞没有，因此有较好 的选择性 ： 支原体 D-丙氨酸 丙氨酸二肽合成抑制 丙氨酸-D-丙氨酸二肽合成抑制 丙氨酸 羧肽酶抑制 糖肽类抗生素的筛选 (二乙酰基 赖氨酸 丙氨酸 丙氨酸抵消万古霉素的作用 二乙酰基-L-赖氨酸 丙氨酸-D-丙氨酸抵消万古霉素的作用 二乙酰基 赖氨酸-D-丙氨酸 丙氨酸抵消万古霉素的作用) 细菌自溶酶诱导剂
第二节 微生物药物产生菌的分类
放线菌(actinomycetes) 广泛分布于自然界，分枝状菌丝， 广泛分布于自然界，分枝状菌丝， 放线菌 G+C含量高。 含量高。 含量高 1997,Stackerbrabdt 根据 根据16SrRNA/rDNA序列分析结果 序列分析结果: 序列分析结果 细菌域(Bacteria) 细菌域 厚壁菌门(Firmicutes) 厚壁菌门 放线细菌纲(Actinobacteria) 放线细菌纲 放线细菌亚纲(Actibacteridae) 放线细菌亚纲
放线菌为革兰氏阳性菌,可形成类似霉菌的细长丝状菌体。 放线菌为革兰氏阳性菌,可形成类似霉菌的细长丝状菌体。
放线菌的丝状结构
电境下的放线菌 电境下的放线菌
青霉菌的产孢结构
第一节 抗菌药物产生菌的筛选
设定不同的培养基和培养条件可以选择性地分离： 设定不同的培养基和培养条件可以选择性地分离：
真菌 细菌 海洋微生物 甚至极端环境微生物
微生物药物研究的一般流程
产生菌的获得 产生菌的获得 筛选模型的建立 产生菌的筛选 菌种保藏
菌种选育
发酵培养
产物的分离， 产物的分离，纯化 结构鉴定
作用机理研究 药学评价 工业化生产
第三章 微生物药物的产生菌
主要产生菌 链霉菌：氨基环醇类、 聚酮体类、多肽、核苷类, 链霉菌：氨基环醇类、 聚酮体类、多肽、核苷类 芽孢杆菌属：多肽类 芽孢杆菌属： 假单胞菌属：含氮杂环类 假单胞菌属： 粘细菌： 粘细菌：epothilone 曲酶： 曲酶：降血脂药洛伐他丁 青霉属：青霉素、 青霉属：青霉素、灰黄霉素类
抗生素的早期鉴别
抗菌谱(根据抗菌作用的不同 抗菌谱 根据抗菌作用的不同): 根据抗菌作用的不同 广谱抗生素 抗革兰氏阳性菌的抗生素 抗革兰氏阴性菌的抗生素 抗真菌抗生素
快速鉴别的方法： 快速鉴别的方法： 纸层析和纸电泳 颜色反应 紫外吸收光谱 纸层析的八大溶剂系统： 纸层析的八大溶剂系统： BuOH(H2O) BuOH(H2O)+ 2% PTSA(4-toluenesulfonic acid) BuOH:HAc: H2O (2:1:1) BuOH(H2O)+ 2%六氢吡啶 六氢吡啶 用BuOH饱和的 饱和的0.5mol/L pH7.0的磷酸盐缓冲液 的磷酸盐缓冲液 饱和的 H2O (BuOH) + 2% PTSA 甲醇(4:1), 滤纸用 滤纸用0.5mol/L pH7.0的磷酸盐缓冲液处理 苯: 甲醇 的磷酸盐缓冲液处理 75%甲醇，25%水(内含 甲醇， 内含3%NaCl ), 滤纸用 滤纸用5%硫酸钠处理 甲醇 水 内含 硫酸钠处理
在新药研究过程中, 在新药研究过程中 通过化合物活性筛选而获得具有 生物活性的先导化合物，是创新药物研究的基础。 生物活性的先导化合物，是创新药物研究的基础。
筛选：制药工业发现新药的源泉之一 筛选： 传统筛选: 一次性筛选样品量少、速度慢、模型少 传统筛选 一次性筛选样品量少、速度慢、
许多药物作用的受体已被分离、纯化 许多药物作用的受体已被分离、纯化, 一些基因的功能及相关 调控物质被相继阐明, 调控物质被相继阐明 这使得许多在生命活动中发挥重要作用 的生物大分子可以直接成为大规模药物筛选的新模型, 的生物大分子可以直接成为大规模药物筛选的新模型 使得药 物筛选模型从传统的整体动物、 物筛选模型从传统的整体动物、器官和组织水平发展到细胞 和分子水平。 和分子水平。 筛选方法和技术发生了根本性的变化, 出现了高通量筛选自动控制的机器人 技术、综合应用自动控制的机器人, 基于新的科学原理的检测 手段和计算机信息系统等技术, 以酶活性、 手段和计算机信息系统等技术 以酶活性、受体结合及受体功 能的变化作为检测指标, 能的变化作为检测指标 在极短时间内即可完成庞大数量的化 合物活性筛选, 大大加速了新药的寻找和发现过程。 合物活性筛选 大大加速了新药的寻找和发现过程。
从受试菌中提取DNA, 两两混合，其中之一标记，未标记的 两两混合，其中之一标记， 从受试菌中提取 过量加入以避免标记DNA自身退火。将对照的放射性强度作 自身退火。 过量加入以避免标记 自身退火 根据杂交的多少进行分类。 为100%,根据杂交的多少进行分类。 根据杂交的多少进行分类
通过16SrRNA核苷酸序列分析，进行分类和构建 核苷酸序列分析， 通过 核苷酸序列分析 系统发育树已成为现代分类工作的主要内容。 系统发育树已成为现代分类工作的主要内容。 已成为现代分类工作的主要内容 分离细胞 提取总DNA 提取总 PCR扩增 扩增 序列测定 序列比较 /blast 系统发育树的构建
在富盐培养 基上生长的 变形细菌 16S rDNA 系统发育树
Phylogeny of the Living World-Overview
基因组测序?！ 基因组测序 ！
454 sequencing technology (/): less than $15K to sequence the entire genome of a microorganism of typical size (~6 Mb) within a few days. (2008.12 )
高通量药物筛选平台的组成：化合物库、靶体选择、 高通量药物筛选平台的组成：化合物库、靶体选择、靶 体和化合物反应的测试方法的建立、 体和化合物反应的测试方法的建立、靶体作用物的高通 量筛选和数据的信息处理系统。 量筛选和数据的信息处理系统。 通过对种类繁多的合成及天然化合物作针对各种药物靶 体的筛选，从中寻找最佳的先导化合物，进而用于新型 体的筛选，从中寻找最佳的先导化合物， 药物的开发。 药物的开发。 特点：规模大、速度快、成本相对较低， 特点：规模大、速度快、成本相对较低，缩短新药开发 周期并可找到最佳新药。 周期并可找到最佳新药。
世界著名的菌种保藏中心 美国典型菌种保藏中心 (American Type Culture Collection，ATCC) ， /. 美国农业研究服务菌种保藏中心 (Agricultural Research Service Culture , ARS) /.
自链霉素发现以来，抗生素的总量飞速增加， 自链霉素发现以来，抗生素的总量飞速增加，至2002年， 年 从微生物中分离了超过22,000 种生理活性物质，其中包 种生理活性物质， 从微生物中分离了超过 种抗生素， 为链霉菌） 含20,000种抗生素，放线菌（80%为链霉菌）占45%，真 种抗生素 放线菌（ 为链霉菌 ， 菌占38%，其他单细胞细菌（主要为假单胞菌和枯草杆 ，其他单细胞细菌（ 菌占 17%。 菌）占17%。 另外一组数据是至2002年，放线菌来源的抗生素约8700 年 放线菌来源的抗生素约 另外一组数据是至 种，真菌来源的4900种，而其他来源的细菌 真菌来源的 种 而其他来源的细菌2900种。两 种 个统计大致相似。 个统计大致相似。
同一个种内的不同菌株G+C mol %含量差别应在 ～5%以下 含量差别应在4～ 以下 同一个种内的不同菌株 含量差别应在 同属不同种的差别应低于10～ 不是同种。 同属不同种的差别应低于 ～15%，差别 ，差别>10%不是同种。 不是同种
DNA-DNA 杂交 核酸分子杂交是直接比较不同微生物之间基因组的差 异，因此结果更加可信。 因此结果更加可信。 原理： 根据DNA分子解链的可逆性和碱基配对的专 原理 ： 根据 分子解链的可逆性和碱基配对的专 一性， 将待测的不同来源的DNA在体外加热使其解 一性 ， 将待测的不同来源的 在体外加热使其解 并在合适的条件下使互补的碱基重新配对， 链，并在合适的条件下使互补的碱基重新配对，然后 测定百分率（以同源%或碱基相似性 表示） 或碱基相似性%表示 测定百分率（以同源 或碱基相似性 表示），此百 分比越高，表明两者间碱基顺序的同源性越高， 分比越高，表明两者间碱基顺序的同源性越高，即亲 缘关系越近。如同一种，应为 缘关系越近。如同一种，应为100% 。
高通量筛选(HTS, High Throughput Screening) 高通量筛选 随着分子生物学的发展， 随着分子生物学的发展，大量的允许作为新药靶标的蛋白 被克隆，利用细胞做为体外筛选系统成为可能，同时机器 被克隆，利用细胞做为体外筛选系统成为可能， 人和自动化系统的利用和发展，高通量筛选就应运而生。 人和自动化系统的利用和发展，高通量筛选就应运而生。 高通量药物筛选是使用机器人和自动化系统, 从大量的样本 高通量药物筛选是使用机器人和自动化系统 中鉴别出对确定的分子靶标有作用的少量活性化合物的一 种技术。被筛选出来的化合物可作为先导化合物进一步研 种技术。 究而开发成为新一代安全、有效的新型药物。 究而开发成为新一代安全、有效的新型药物。
ATCC和ARS 和 ATCC收藏种类繁多，几乎涵盖了所用的生物种类：细 收藏种类繁多，几乎涵盖了所用的生物种类： 收藏种类繁多 菌、噬菌体、细胞株和杂多瘤、丝状真菌和酵母、植物 噬菌体、细胞株和杂多瘤、丝状真菌和酵母、 种子、原虫、藻类、病毒和抗血清、动物、植物等。 种子、原虫、藻类、病毒和抗血清、动物、植物等。 ATCC鼓励世界各地将生物体保存在 鼓励世界各地将生物体保存在ATCC, 它同时为研 鼓励世界各地将生物体保存在 究人员提供收费服务。2004年ATCC开设了新加坡和香 究人员提供收费服务。 年 开设了新加坡和香 港两个亚洲发布中心。 港两个亚洲发布中心。 ARS最早是作为专利菌株的保存地，其规模和收藏的生 最早是作为专利菌株的保存地， 最早是作为专利菌株的保存地 物体种类远远少于ATCC。只有霉菌、原核生物（主要 物体种类远远少于 。只有霉菌、原核生物（ 是细菌）、酵母等三类。其专利菌株未列出。 ）、酵母等三类 是细菌）、酵母等三类。其专利菌株未列出。