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天然产物是药物的重要来源。海洋具有高压、低温、高盐度等极端环境,生活在其中的海洋放线菌已发展出独特的代谢方式,这不仅确保其在极端环境中生存,也提供了产生新颖次级代谢产物的潜力。现已从专性海洋放线菌中分到了很多结构新颖、生物活性广泛的新化合物,为新药物的发现提供了宝贵的先导化合物资源。
本论文从采集自台湾海峡的海洋沉积物中分离、筛选专性海洋放线菌以及具有生物活性的海洋放线菌,并对专性海洋放线菌的次级代谢产物进行初步研究,旨在发掘海洋放线菌资源及先导药物,为创制新型微生物药物奠定基础。
采用选择性分离方法,从9份海洋沉积物中分离到243株海洋放线菌,其中小单孢菌样215株,占88.5%。对450株海洋放线菌进行海水依赖性测定,考察盐分对海洋放线菌的生长及活性的影响,发现菌株23、46、174、196、S02和X08等6株菌为严格海水依赖性菌株;采用琼脂块法,对这些菌株的抗菌活性进行初筛,结果显示,79.9%的菌株对一种或多种指示菌有抑制作用。
根据初筛结果,进一步对100株菌株进行两种不同液体培养基发酵,并对发酵液粗提物的抗菌、抗肿瘤活性进行测定,结果表明,对8种指示菌中的一种或者多种具有抗菌活性的菌株占90%,对HeLa和/或HepG2细胞有显著抑制作用的菌株占36%。
根据抗菌、抗肿瘤活性测定结果,挑选74株菌进行16S rDNA序列分析,发现这些菌株分布于Micromonospora、Verrucosispora、Solwaraspora、 Salinispora和Streptomyces等5个属中,其中小单孢菌属(Micromonospora)的菌株数量最多,占供测菌株59%,专性海洋放线菌有6株,都归属于Salinispora。
考察不同盐梯度对4株专性海洋放线菌生长状况及生物活性影响,发现4株菌在含100%海盐浓度及天然海水的培养基上均长势最好,生物活性测定结果显示,海盐浓度对供测菌株的抗菌、抗肿瘤活性也具有显著的影响。
选取两株专性海洋放线菌46和196菌株进行次级代谢产物研究,从菌株46发酵产物中分离纯化并鉴定了4个化合物,其中3个为已知化合物(ljx-3、ljx-6和ljx-9),1个新化合物(ljx-11)。从菌株196的发酵产物中分离鉴定了4个化合物,其中有3个是新化合物(ljx-14、ljx-15和ljx-27),1个为已知化合物(ljx-36)。
化合物生物活性测定结果表明,化合物ljx-3、ljx-6、ljx-14、ljx-15、ljx-36在浓度为20μg/片时对金黄色葡萄球菌均具有较强的活性,其中ljx-15在10μg/mL时对HeLa和HepG2抑制率分别为47.2%和31.4%。
研究结果表明,台湾海峡沉积物中药用放线菌资源丰富,尤其是蕴藏于其中的专性海洋放线菌具有较强的抗菌、抗肿瘤活性,并能产生一些结构新颖的次级代谢产物,是研究开发微生物药物的重要资源。