检索历史 清除

摘要嗜铁素是一类由细菌、真菌和植物分泌的低分子量化合物(500-1500Da)，对Fe3+具有极高的亲和性，在生物的铁摄取过程中发挥着至关重要的作用。目前，嗜铁素已经在医药、生物防治、环境修复及生态平衡维护等领域得到了广泛应用。由嗜铁素与抗生素耦合形成的嗜铁素-抗生素耦合物，可通过细菌的主动转运作用跨膜进入菌体胞质内部，在靶定位点释放药物，发挥抗菌作用。这一策略已经在抗菌药物研发领域得到了较好应用，有望解决细菌耐药性问题。海洋环境特殊，可溶性Fe3+含量极低。为了从“缺铁”的海洋环境中摄取铁，海洋微生物进化出了特殊的嗜铁素合成能力，使得其成为结构新颖、功能多样嗜铁素的丰富来源。<br>　　本研究对实验室保藏的121株海洋微生物进行了产嗜铁素能力的筛选，并对其中一株高产嗜铁素的海洋放线菌次级代谢产物进行了分离鉴定与活性评价。<br>　　(1)采用CAS检测法和FeCl3检测法，对实验室保藏的87株海洋细菌、25株海洋真菌和9株海洋放线菌进行了产嗜铁素能力的筛选，得到了3株产嗜铁素的海洋微生物：Streptomycessp.WHUA03072、Streptomycessp.WHUA03267、Micromonosporasp.WHUA04013。<br>　　(2)以海洋放线菌Streptomycessp.WHUA03072为研究对象，通过MCICHP20P、SephadexLH-20、ODSC-18、硅胶层析以及半制备型HPLC对其次级代谢产物进行分离纯化，共获得30个化合物；综合利用核磁共振波谱、质谱、红外光谱、紫外光谱等波谱学技术鉴定了所有化合物的结构，包括7,11-dihydro-xy-6,12-dimethoxy-2,8,10-trimethylpentadeca-2,8-dienoicacid(1)、4-ethyl-7,8-dih-ydroxynon-5-enoicacid(2)、17-O-demethylgeldanamycin(3)、geldanamycin(4)、lebstatin(5)、autolytimycin(6)、hydroquinone4,5-dihydrogeldanamycin(7)、hy-droquinonegeldanamycin(8)、17-hydroxycyclooctatin(9)、16,17-dihydroxycyclo-octatin(10)、terragineE(11)、norcardamine(12)、cyclo-(L-Trp-L-Ser)(13)、c-yclo-(D-Ala-D-Trp)(14)、cyclo-(D-Leu-L-Trp)(15)、cyclo-(D-Trp-D-Pro)(16)、6-(2,3-dihydroxy-3-methyibutyl)indolin-2-one(17)、cyclo-(L-Leu-L-Ile)(18)、cyclo(L)-4-OH-Pro-(L)-Phe(19)、cyclo-(L-Phe-L-Ala)(20)、cyclo-(L-Ala-L-Ile)(21)、cyclo-(L-Ala-L-Leu)(22)、Nb-acetyltryptamine(23)、3-(Hydroxyl-acetyl)-1H-indo-le(24)、surugapyroneA(25)、benzopyrazole(26)、2-benzoxazolinone(27)、2-phenylacetamide(28)、4-hydroxyphenylaceticacid(29)、catechol(30)。其中，化合物1和2为新化合物，化合物13首次从放线菌中分离得到，化合物26?30首次在链霉菌中分离得到。<br>　　(3)利用CAS检测法及FeCl3检测法，对上述单体化合物进行了铁螯合能力的评价。结果显示，异羟肟酸型嗜铁素11和12具有较强的铁螯合能力，而化合物4则显示出较弱的铁螯合能力。进一步，本研究还评价了所有单体化合物的体外抗菌以及α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖醛酸苷酶抑制活性。在体外抗菌活性评价实验中，在终浓度为20μM的条件下，化合物12对大肠杆菌EscherichiacoliMG1655和紫色杆菌ChromobacteriumviolaceumATCC12472有明显抑制作用，其抑制率分别为35.8%和25.4%。在体外β-葡萄糖醛酸苷酶抑制活性评价实验中，在化合物终浓度为100μM的条件下，化合物3、4、7和12表现出了微弱的活性，其抑制率分别为37.5%、38.8%、30.6%和28.2%。在体外α-葡萄糖苷酶抑制活性评价实验中，化合物5、6、13和18表现出了一定的活性，其抑制率分别为35.8%、35.3%、28.0%和25.3%，且化合物13、18对α-葡萄糖苷酶的IC50值分别为164.5±15.5μM、73.98±1.25μM，均优于阳性药阿卡波糖(IC50=485.7±58.52μM)，酶促反应动力学分析表明，化合物13和18为混合性α-葡萄糖苷酶抑制剂，本研究还利用分子对接探索了抑制剂与靶酶潜在的结合模式。<br>　　本研究通过筛选，获得了具备产嗜铁素能力的海洋微生物；优选Streptomycessp.WHUA03072进行大规模发酵，通过溶剂提取、色谱分离、波谱分析等手段，对该菌株的次级代谢产物进行系统分离鉴定，获得了包括新化合物在内的多个次级代谢产物；开展了单体化合物的铁螯合能力及β-葡萄糖醛酸苷酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性评价，发现了多个活性良好的化合物。本论文的研究成果，在丰富了海洋来源产嗜铁素菌种多样性的同时，也丰富了海洋微生物次级代谢产物的结构与功能多样性，还为新型α-葡萄糖苷酶抑制剂的研发提供了先导结构。