一株嗜盐菌次生代谢产物研究

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从极端环境微生物次生代谢产物中寻找结构新颖的活性化合物已成为天然药物研究的热点之一。生活在盐环境中的嗜盐菌作为一类特殊的微生物资源,其特殊的生存环境赋予其独特的生理、代谢机制。近几年来,大量的嗜盐菌新物种被大量发现,尤其是产丝生孢的嗜盐放线菌能否成为产生具有新结构的天然产物及其衍生物的新菌源?是值得探究的重要科学问题。本研究以分离自艾丁湖及七角井盐湖的60株嗜盐菌为研究对象,包括58株产丝生孢的嗜盐放线菌和2株产丝生孢的嗜盐古菌,针对不同的菌株采用不同培养基及盐浓度进行发酵条件和实验菌株的筛选。450mL小量发酵结束后,用乙酸乙酯对发酵液进行萃取,发酵提取物以薄层色谱(TLC)为指导进行化学多样性筛选。根据TLC分析结果,选择5株嗜盐菌作为备选菌株分别进行放大发酵及产物稳定性验证,复筛采用与初筛相同的发酵条件对菌株进行20L发酵、提取、粗分划段,粗分划段产物进行化学多样性分析。结果发现,5株嗜盐菌放大发酵所得的次级代谢产物与初筛相比,其TLC化学多样性有一定差异,且复筛后,菌株次级代谢产物多样性减少。YIM 93972和YIM 93974是2株具有重要分类学和形态分化研究重要意义的特殊菌株,它们是目前为止发现的唯一具有产生基内菌丝、气生菌丝、长孢子链和孢子的独特嗜盐古菌(目前所有古菌都没有产生基内菌丝、气生菌丝、长孢子链和孢子等形态分化能力),它们能否也像产丝生孢的放线菌一样,具有产生丰富次生代谢产物的能力?是非常值得研究的新菌源。由于菌株YIM 93974比YIM 93972代谢产物更为稳定,其TLC板在各显色系统下,条带较为丰富,因此,最终选择代谢产物丰富且稳定的极端嗜盐菌YIM 93974作为目标菌株进行扩大发酵。对菌株YIM 93974分批发酵累计210L,得到发酵液提取物9g,菌体提取物2g,最终得到总提取物11g。采用硅胶柱层析、凝胶柱层析及HPLC制备等方法对粗提物进行分离纯化,最终得到45个单体化合物。通过质谱及核磁数据分析和结构鉴定,从菌株YIM 93974中,共鉴定出28个化合物的结构,结构类型包括环肽类、小分子酚类、核苷类及吲哚类等。环肽类化合物有环-(L-色氨酰基-L-脯氨酸)、环-(L-脯氨酰基-D-缬氨酸)及环-(L-脯氨酰基-L-缬氨酸)等10个。小分子酚类有对羟基苯甲醛、对羟基苯乙酮及2-羟基苯甲醇等5个。核苷类有5’-O-甲基腺嘌呤核苷、尿嘧啶及腺苷等6个。除此之外,还得到其它类的化合物有3-(2-羟基乙酰基)-吲哚、吲哚-3-甲醛、1-乙酰基-β-咔啉等7个。由此可见,环肽类化合物数量最多,为菌株YIM 93974的特征性代谢产物。研究结果显示,58株嗜盐放线菌能够产生丰富的代谢产物,作为天然产物及其衍生物的重要来源,具有重要的研究价值,但是它们的代谢产物的发酵稳定性需要进一步深入研究。YIM 93974作为一株独特的链霉菌状的嗜盐古菌,虽然发酵研究发现能产生大量的化合物,但基本都是小分子化合物,没有发现其具有和链霉菌一样的产生丰富次生代谢产物的现象。这是发酵条件不适合还是该菌不具备这种能力,需要今后深入的代谢组学结合基因组学研究进一步验证。
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