链霉菌产生的除草霉素新组分发现及其他活性次级代谢产物研究

发布时间：2018-06-18 01:06

  本文选题：链霉菌 + 化学筛选　； 参考：《北京协和医学院》2016年博士论文

【摘要】：链霉菌具有产生丰富次级代谢产物的能力,能够产生多种化学结构和多样生理活性的次级代谢产物,是微生物药物重要来源。早期的微生物次级代谢产物主要是采用生物活性跟踪的方法进行发现,而化学筛选方法在系统挖掘链霉菌次级代谢产物的研究中扮演了越来越重要的角色。本论文共分为两部分,第一部分是通过生物合成分析指导,利用微生物天然产物的化学筛选方法从吸水链霉菌Streptomyces sp. CPCC 200291的次级代谢产物中挖掘到两个新的除草霉素类似物；第二部分是链霉菌产生的醌霉素组分的鉴定以及其他链霉菌产生次级代谢产物线索。除草霉素A(herbimycin A, HBM A)是由吸水链霉菌产生的苯醌型安莎类抗生素,与格尔德霉素结构类似,也是热休克蛋白Hsp90特异性抑制剂,具有显著地抗肿瘤活性,是抗肿瘤药物的先导化合物。研究除草霉素的类似物,也有可能为抗肿瘤药物开发提供水溶性好、肝毒性低的先导化合物。除草霉素的生物合成分为由Ⅰ型聚酮合酶催化(type I PKS)形成前体前格尔德霉素的过程,和PKS后修饰(post-PKS修饰)过程。Post-PKS修饰复杂,包括氨甲酰化、氧化、羟基化和氧甲基化等,其中任何一个步骤的中间产物都可能终止进一步修饰而得以积累成为主组分的小组分类似物或者成为支路产物,即抗生素的多组分现象。研究除草霉素的多组分有助于深入认识除草霉素的生物合成机制,同时,还可能发现具有抗肿瘤药物开发前景的除草霉素衍生物。吸水链霉菌CPCC 200291 (Streptomyces sp. CPCC 200291)是保藏于中国药学微生物菌种保藏管理中心(China Pharmaceutical Culture Collection, CPCC)的一株链霉菌菌株。我们采用TLC显色串联HPLC和MS分析方法,早期快速鉴定该菌株为除草霉素产生菌,主组分为除草霉素A和C。对除草霉素生物合成分析,并结合TLC、HPLC和LC-MS等化学筛选方法对该菌株的次级代谢产物进行了系统的研究,发现两个新的小组分类似物：化合物1和2。经分离纯化,利用HRESIMS、2DNMR、 Mosher法等确定化合物1和2的结构,化合物1为4,5-双氢-(4S)-4-羟基除草霉素B,命名为除草霉素G (herbimycin G, HBM G),化合物2为(15R)-15-羟基除草霉素B,命名为除草霉素H(herbimycin H, HBMH)。化合物1是除草霉素生物合成的支路产物,而化合物2是除草霉素生物合成的中间产物。与除草霉素A相比,化合物1和2的体外抗肿瘤细胞活性比除草霉素A低,水溶性比除草霉素A提高了近20倍。中国药学微生物菌种保藏管理中心具有丰富的菌种资源,我们对该中心保存的、产物未被鉴定的近三十株链霉菌进行产物鉴定,寻找活性好、有开发价值的链霉菌次级代谢产物。本论文第二部分是利用TLC、HPLC、LC-MS等化学筛选方法对链霉菌CPCC 200497和CPCC 204110 (I10A-00954)的脂溶性次级代谢产物进行研究,并结合HRESIMS和NMR数据,综合分析获得的化合物UV-Vis数据、分子量信息等,经数据库检索,确定化合物类型：以及在鉴定CPCC 200497为醌霉素产生菌的基础上,对四株醌霉素产生菌CPCC 200239、CPCC200240、CPCC200299和CPCC 200497进行醌霉素组分和产量的初步比较。首先,链霉菌CPCC 200497是从广西省土壤中分离、并保存的一株具有抗病毒活性菌株,我们经过对链霉菌CPCC 200497产物跟踪发酵,对其产生的丰富次级代谢产物研究分析,鉴定主产物为醌霉素(quinomycin) A、BC组分。对经分离纯化得到醌霉素A和C组分进行体外抗菌活性(MIC)测定显示,醌霉素A和C具有显著的抗革兰氏阳性细菌菌株活性,对MRS和VRE耐药菌株具有非常低的MIC值,优于万古霉素和克拉霉素。醌霉素是酯肽类抗生素,分子结构中带有两个特征发色团,属喹喔啉抗生素家族,通过发色团嵌入DNA分子干扰细胞转录和复制,因而具有抗细菌、抗病毒和细胞毒活性,曾经作为抗肿瘤药物进入Ⅱ期临床研究,但并没有显现出显著的抗肿瘤活性。结合本文研究结果,有必要对醌霉素的用途进行再认识和评价,例如考虑通过化学修饰改造,适当降低细胞毒性,将其作为抗耐药菌感染的化合物进行深入研究。对于己知抗生素的再认识和评价,也是创新药物研究的重要内容。CPCC 200497可作为实验室生产菌株,为改造醌霉素研究提供原料。其次,链霉菌CPCC 204110 (I10A-00954)分离自青海省土壤样品,我们在其脂溶性次级代谢产物中,发现一组UV-Vis吸收峰形类似,HPLC出峰特点和LC-MS分子量具有一定规律的化合物,综合分析以及数据库比对,推测该菌是阿霉素(doxorubicin, DOX或adriamycin)产生菌,在该脂溶性的发酵液中的主要化合物是阿霉素乙酰化产物。阿霉素是细胞周期非特异性抑制剂,通过蒽环平面插入DNA,并且是拓扑异构酶Ⅱ的抑制剂,干扰复制和转录,是目前肿瘤化疗的一线用药。链霉菌CPCC 200239、CPCC 200240(?)CPCC200299是中国药学微生物菌种保藏中心保藏的三株醌霉素产生菌。我们初步比较了这三株菌与CPCC 200497在醌霉素产生水平与组分上的差异。结果如下：CPCC 200239和CPCC 200240只产生醌霉素A,前者产量明显低于后者,且CPCC 200240和CPCC 200497产量相当；CPCC 200299是醌霉素A和C的产生菌,产量均居中；只有CPCC 200497产生少量的醌霉素B。菌株CPCC 200240的次级代谢产物丰富,我们从中鉴定出了一个缩酚酞类化合物enopeptin A,文献报道该化合物具有抗革兰氏阳性细菌菌株(包括MRSA)的活性,该菌株的其他次级代谢产物有待深入研究。
[Abstract]:Streptomyces sp . has the ability to produce abundant secondary metabolites , and can produce secondary metabolites of various chemical structures and diverse physiological activities . It is an important source of microbial medicine . The early microbial secondary metabolites are mainly found by means of biological activity tracking , and the chemical screening method plays a more and more important role in the research of the secondary metabolites of fungi . Two new herbicidal analogs were excavated from the secondary metabolites of CPCC 200291 ;
The second part is the identification of erythromycin component produced by Streptomyces and the clue of producing secondary metabolite by other Streptomyces . It is similar to geldanamycin structure and is a leading compound of heat shock protein Hsp90 . CPCC 200291 was a strain of Streptomyces strains preserved in China Pharmaceutical Culture Collection ( CPCC ) . In the second part of this paper , we used the chemical screening methods such as TLC , HPLC , LC - MS to identify the secondary metabolites of Streptomyces sp . CPCC 200497 and CPCC 204 110 ( I10A - 00954 ) . C PCC 200239 , CPCC 200240 ( ? ) CPCC200299 is a first - line drug for tumor chemotherapy . The results are as follows : CPCC 200239 and CPCC 200240 ( ? ) CPCC200299 are the first - line drug for tumor chemotherapy . The results are as follows : CPCC 200239 and CPCC 200240 ( ? ) CPCC200299 are the first - line drug for tumor chemotherapy .
CPCC 200299 was the producing strain of erythromycin A and C , and the yield was centered ;
Only the CPCC 200497 produced a small amount of erythromycin B . The secondary metabolites of the strain CPCC 200240 were abundant , and we identified a depsiophthophthophthophthophthophthophthophthophilin A . The literature reported that the compound had activity against Gram - positive bacterial strains , including MRSA , and that the other secondary metabolites of the strain were to be further studied .
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R915
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本文编号：2033293