基于“OSMAC”策略挖掘两株三七内生真菌次级代谢产物的合成潜能

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由于独特的生存环境,植物内生真菌通常可以产生结构新颖活性独特的次级代谢产物,成为新药及药物先导化合物发现的重要来源之一。但在传统常规的实验室培养模式下,内生真菌体内与次级代谢产物合成相关的基因簇大部分未被表达,一旦触发这些“沉默”基因簇的表达,将会解锁它们所控制的化学多样性。针对如何使“沉默”基因簇激活这一问题,Zeeck等提出“单菌多产物”策略即One Strain Many Compounds(OSMAC)策略,通过改变培养基的组成、培养条件等方式激活内生真菌体内“沉默”的生物合成基因簇,促使单个微生物的生产力最大化,进而产生多样的次级代谢产物。本研究基于“OSMAC”策略,选择本课题组已研究的药用植物三七内生菌株,改变培养基的组成,以期挖掘出更多骨架新颖的功能性次级代谢产物。主要研究内容如下:
  ①选定两株三七内生真菌Preussia isomera XL-1326和Talaromyces purpureogenus XL-025为研究对象,分别使用8种不同培养基小规模发酵,通过其次级代谢产物的合成能力比较,选取扩大发酵的最佳培养基。
  ②对两株三七内生真菌扩大培养后的次级代谢产物,运用现代分离技术和光谱及波谱学技术进行分离纯化和结构鉴定。从Preussia isomera XL-1326的次级代谢产物中分离得到18个化合物,其中包括16个已知化合物和一对噁嗪类新对映体即化合物(±)PR-1。对所有化合物进行抗菌(植物病原真菌、耐药性致病细菌)活性研究。结果表明,化合物PR-2对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicinllin-resistant Staphylococcus aureus)、多耐药性屎肠球菌(Multidrug-resistant Enterococcus faecium)、多耐药性粪肠球菌(Multidrug-resistant Enterococcus faecalis)的最小抑制浓度(MIC)达到25μg/mL,并且对小麦赤霉菌(Gibberella saubinetii)也表现出中等强度的抑制活性(MIC=50μg/mL)。
  ③从Talaromyces purpureogenus XL-025的次级代谢产物中分离得到12个单体化合物,包括2个Drimane倍半萜类化合物、1个酸酐衍生物、1个吡咯烷酮类化合物以及8个小分子化合物。生物活性结果显示化合物TA-3对烟草赤星菌(Alternaria longipes)、多耐药性屎肠球菌(Multidrug-resistant Enterococcus faecium)表现出一定的抗菌活性(MIC=50μg/mL);化合物TA-4对苹果轮纹菌(Physalospora piricola Nose)的MIC也达到50μg/mL。
  综上,本研究采用“OSMAC”策略从两株三七内生真菌中共分离得到30个化合物,包括一对新对映体,生物活性评价发现化合物PR-2、TA-3等部分化合物具有较好的抗植物病原真菌、抗耐药性致病细菌活性。
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