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福建沙溪污染地真菌及其次级代谢产物的研究。天然药物一直是人类获得药物的主要途径。微生物具有广泛的适应性,其代谢产物丰富多样,是天然药物的重要来源之一。但是由于传统微生物药物的长期使用,出现耐药性的情况也越来越多,急需新药来缓解临床用药的压力。另外,扩大微生物的来源也是一条寻找新微生物药物的有效途径。极端环境微生物具有特殊的遗传背景和代谢途径,能够产生各种具有特殊功能的酶类及其它活性物质,在医药、食品、化工、环保等领域有着重大的应用潜力。沙溪是闽江上游三大支流之一。近年来,随着三明市经济的发展,局部污染事件时有发生。环境污染严重地区的土壤或水域与一般的陆地生境不同,微生物在对环境污染物的分解及对抗过程中,有可能造就结构新颖独特具有药理活性的化合物。
本论文已探讨“福建沙溪微生物资源在药物开发中的应用”为切入点,对从福建省三明沙溪河沿岸高污染处或沿岸工厂处理池8个样地采集得到9个不同的土样进行真菌和放线菌的分离,以分离得到的污染地真菌为研究对象,分离筛选具有抗菌、抗肿瘤活性的菌株:对A4-Z-1、SHZK-1、SNSHI-5、HLN-A2和SHZK-2具有一定活性或形态较为特殊的几株真菌菌株的脂溶性次生代谢产物及生理活性进行初步研究,并对SHZK-15和FSNSHⅡ-A1-1具有高活性的两株真菌的主要活性成分进行了分离分析,整个课题取得了一些有意义的结果。
从福建三明沙溪河附近的8处污染点采集到的9个样品中总共分离得到121株真菌菌株。对121株土壤真菌发酵液的乙酸乙酯抽提物进行抗菌活性筛选,发现有55株的菌株对一种或多种指示菌具有抑制作用。另外采用细胞毒筛选模型(MTT 法)对这些真菌发酵液的乙酸乙酯抽提物的抗肿瘤活性进行了检测。结果表明共有65株真菌提取物对 KB 或 Raji 细胞显示了不同程度的细胞毒作用(IC<,50>≤100 ug/mL),其中抗KB细胞的有47株,抗Raji细胞的有53株,抗KB和Raji二种细胞的有35株。这表明环境污染严重地区的土壤或水域中蕴藏着十分丰富的抗菌、抗肿瘤活性物质产生菌,是研究开发抗菌、抗肿瘤药物的重要资源来源。采用传统的方法对121株菌株进行鉴定,结果显示,抗肿瘤活性的真菌主要分布在青霉属、拟青霉属、无孢目、曲霉属和枝孢霉属,分别占总检测菌株数的9.9﹪、5.8﹪、6.6﹪、6.6﹪和5.8﹪。抗菌活性菌株主要分布在枝孢霉为主的13个属中,其中以枝孢霉、青霉属、拟青霉属、曲霉和无孢目为主,各占活性菌株的20.0﹪、14.5﹪、9.1﹪、12.7﹪和12.7﹪。其它真菌如茎点霉、子囊菌和半知菌球壳孢目中的一些分离株也表现出一定的抗菌活性。 A4-Z-1、SHZK-1、SNSH1-5、HLN-3、SHZK-16等几株真菌具有较强生物活性或形态较为特殊。本文结合形态学和分子生物学方法,对这些菌株进行了分类鉴定。同时,我们将所有测定的各菌株序列及其从基因库中搜索到的最高相似度(>95﹪)的序列,以Apiospora sp为外类群,用DNAMAN软件进行序列比对和系统学分析,用邻接法构建系统树。
对A4-Z-1、SHZK-1、HLN-A2、SNSHI-5和SHZK-2具有一定活性的四株真菌菌株的脂溶性次极代谢产物进行了较系统的研究,并对SHZK-15和FSNSHⅡ-A1-1具有高活性的两株菌株的主要活性成分进行了分离分析。我们总共分离鉴定了43个次级代谢产物,主要为油脂类、单苯环衍生物、苯丙素类、苯醚类、不饱和酸酐、不饱和内酯、甾醇类、葸醌类、哌嗪类化合物。通过Beilstein,CA,SDBS和Cambridge等数据库搜索及图书馆查新,初步确认新结构数为10个,它们分别是A1(Mycoediketopiperazine),.A2(methyl 2-(4-hexyl-2,5-dioxo-2,5-dihydrofuran-3-y1)acetate), A3 ((4-Octy1-2,5-dioxo-2,5-dihydro-furan-3-y1)-aceticacid),S1-1(4,6-Dimethy1-tetradeca-2,4-dienoic acid amide,),不饱和内酰胺化合物S1-2,不饱和内酯化合物S1-3,SN.1(7-Butoxy-3,3,5-trihydroxy-4-methyl-3H-isobenzofuran-1-one), SN-2 (3,3,5-Trihydroxy-7.-methoxy-4-methyl-3H-sobenzofuran-1-one)。分离得到的新化合物A1具有新颖的骨架结构,为哌嗪类化合物,值得深入研究。另外,S15-1(BFA)具有多种生物活性及潜在的药用价值,是目前国际上抗癌药物研究的一个热点。本文采用HPLC-MS-MS联用技术,建立了快速分析和鉴定真菌发酵液中是否含BFA的测试方法。
生物活性测试发现,新化合物A2,A3,S1-2,S1-3,SN-1和SN-2显示了一定的细胞毒活性;新化合物A3,S1-1和SN-2对其中一种或几种指示菌显示了较强的抗菌活性;已知化合物中大部分化合物显示了细胞毒活性,且已知化合物A5,A6,S2-8,S1-10,S1-12,S15-1,H1和F1对其中一种或几种指示菌也显示了强的抗菌活性;H1除了已经报道的杀线虫活性、酶抑制活性以及对人宫茎癌细胞的细胞毒活性外,我们还初次发现化合物Hl对Raji,KB和HEPGII肿瘤细胞都具有一定的细胞毒活性,IC<,50>分别为2.4μg/mL,10μg/mL,20μg/mL,对细菌也有很好的抗菌活性(和阳性药物的抑制能力相近);发现化合物F1对肿瘤细胞、细菌、真菌具有广谱活性,并初步发现化合物F1具有强抗氧化等新活性;化合物S15-1具有强的广谱抗肿瘤活性,化合物F1对肿瘤细胞、细菌、真菌具有广谱活性,这提示它们是具有潜在应用前景的活性化合物。本文结果表明,污染环境中的真菌中蕴藏着较丰富的抗菌和抗肿瘤活性物质产生菌,是一类尚待开发的宝贵的真菌资源,它不仅含有大量已知的生物活性物质,同时也是新颖结构和新的生理活性物质的重要来源。