小单孢菌和游动放线菌属于稀有放线菌,能够产生多种多样的具有独特化学结构和生物活性的次级代谢产物,是微生物天然产物药物的重要来源之一。因此,本论文期望从小单孢菌和游动放线菌中发现具有生物活性的新次级代谢产物,为创新微生物药物研发提供先导化合物。本论文总共包含两部分实验内容,第一部分是对Micromonospora sp.C-3509的发酵产物进行新次级代谢产物的发现、结构确定和生物活性初步筛选;第二部分是对创新霉素产生菌——Actinoplanes tsinanensis CPCC 200056的发酵产物进行创新霉素新组分的发现和生物活性研究。小单孢菌Micromonospora sp.C-3509是由中国医学科学院医药生物技术研究所从我国湖北省武汉市蛇山土壤中分离得到,其能产生烯二炔类抗生素一一Calicheamicin。对这株菌进行了全基因组测序,结合antiSMASH分析,其中除了含有预期的Calicheamicin基因簇,还发现了 26个次级代谢产物基因簇,表明该菌株具有丰富的次级代谢产物合成潜力,值得深入研究。通过对该菌株进行固体和液体发酵,从发酵产物中获得了6个单体化合物,其中5个为肽类新结构化合物（化合物1-5）,将其命名为敏泰霉素（mintaimycins）,其中敏泰霉素A1为主要组分;1个为已知化合物1-methoxycarbonyl-β-carboline（化合物6）,其属于β-Carboline生物碱类,文献报道该化合物在体外对人类卵巢癌细胞株（A2780和SKOV3）有细胞毒活性。通过NMR确定了敏泰霉素的平面化学结构。其组分以β-甲基苯丙氨酸（或苯丙氨酸）为核心结构,其氨基与5-甲基-2-己烯酸通过酰胺键结合;5-羟基-正亮氨酸或亮氨酸的羧基与己酸衍生物（或4-甲基戊酸衍生物）经碳碳键连接后的片段,再与其羧基通过酰胺键结合,形成敏泰霉素。采用Marfey法确定了 mintaimycins A1与B结构中经酸水解下的β-甲基苯丙氨酸（MePhe）为（2S,3S）-MePhe,mintaimycins A2 与 A3 结构中的苯丙氨酸（Phe）残基来源于L-苯丙氨酸;采用Mosher法确定了 mintaimycin A1中C-6"为S型,mintaimycin B中C-10"为R型,mintaimycin A2中C-6"为S型;此外,对主组分mintaimycin A1采用量子化学计算NMR法,确定了其余手性碳构型C-2"为S、C-5"为R、C-7"为S。至此,敏泰霉素A1的立体结构得到完全解析。根据敏泰霉素的结构特点,推测它属于NRPS-PKS杂合基因簇调控产物。在Micromonospora sp.C-3509基因组antiSMASH分析中,虽不能准确预测出编码mintaimycins的基因簇,但在此初步推测Region 3为潜在的编码mintaimycins的基因簇,后续研究需生物学实验进行分析及验证。现发现主组分mintaimycin A1在10.0 μmol/L时能将3T3-L1前体脂肪细胞诱导分化为成熟脂肪细胞,随后证实了 mintaimycin B和mintaimycin A2也具有此生物活性。对mintaimycins进行了抗革兰氏阳性及阴性菌、细胞毒性和抗病毒等生物活性测定,发现它们均不具有显著的抗菌、细胞毒性和抗HIV-1病毒等活性。游动放线菌A.tsinanensis CPCC 200056是早年从我国山东济南土壤中分离得到,其能产生一一创新霉素（Chuangxinmycin,CM）。创新霉素具有新颖独特的骨架结构,是一种具有含氮、硫的杂环抗生素,是20世纪70年代的候选抗菌药物。创新霉素是细菌色氨酸tRNA合成酶抑制剂,目前临床上尚未有该类抑制剂作为抗菌药物应用于临床。在当前细菌耐药问题日益严重的背景下,开发新靶点、新作用机制的抗菌药物显得更加迫切,对创新霉素进行深入研究具有一定的现实意义。最近,文献报道了创新霉素生物合成基因簇及其生物合成途径,为通过生物技术手段获得创新霉素衍生物奠定了基础。根据创新霉素生物合成研究结果,基因簇中编码维生素B12依赖性SAM自由基甲基转移酶cxnA基因及其辅助蛋白cxnA1基因,在其共同作用（CxnA/A1）下完成创新霉素生物合成前体——3-去甲创新霉素（3-demethylchuangxinmycin,DCM）的甲基化反应,形成创新霉素。根据对CxnA的生物信息学分析,与CxnA同源关系密切的甲基转移酶具有多重（迭代）甲基化的生物学活性。据此,我们对A.tsinanensis CPCC 200056产生的创新霉素类似物进行了深入研究,首次发现了 3-甲基创新霉素（3-methylchuangxinmycin,MCM）。在此基础上,将cxnA和cxnA1基因在Streptomyces coelicolor M1152中异源过表达（文献报道该类甲基转移酶的分离纯化一般需要在厌氧等严苛条件下完成[1]）。体内生物转化实验表明,CM可以被酶CxnA/A1催化转化为MCM,从而证实了CxnA/A1具有多重（迭代）甲基化的生物学活性。此研究结果,延伸了创新霉素的生物合成途径。对CM、MCM的抗菌活性进行了测定,MCM与CM相比,抗菌活性丧失。同时,也测定了创新霉素及其类似物的抗结核分枝杆菌活性:与CM相比,DCM和MCM的活性降低,例如对Mycobacterium tuberculosis H37Rv,其MIC分别为CM 1μg/mL、DCM 4μg/mL、MCM 32μg/mL。上述活性测定结果表明,创新霉素结构中的C-3及其甲基化是决定其抗菌活性的关键点,这丰富了人们对创新霉素构效关系的认识;CM、DCM以及MCM抗结核活性的发现与测定,为开发抗结核药物提供了潜在的先导分子。此外,在对A.tsinanensis CPCC 200056产生的创新霉素类似物研究过程中,还发现了另一个创新霉素新组分,为2-脱羧-2-氨基-3-甲基创新霉素（2-decarboxyl-2-amino-3-methylchuangxinmycin）。由于该化合物产量极低,后续有待深入研究。