基于单菌多产物和基因组采掘策略的两株海洋放线菌活性次级代谢产物研究

Marine actinomycetes are an important resource for discovery of new lead compounds. In order to obtain novel structure diversity, a development strategy “biosynthetic potential-based strain prioritization for natural product discovery” is proposed. Based on this new research idea, we try to activate silence gene of two genetic potential marine actinomycetes stains by using One Strain Many Compounds (OSMAC) and gene mining approaches in this project. We will study the structural diversity of secondary metabolites and further tested for their antibacterial, antiviral, antitumor activities. This project will establish an integration system for mining exceptional novel and potent compounds from marine actinomycetes, and excavate the secondary metabolic potential of talent strains for structurally diverse drug leads discovery and development.

海洋放线菌活性代谢产物是药物先导结构发现的重要资源，为更加充分有效地挖掘该资源，本项目拟采用“最具生合成潜力的菌株，最优先作为天然产物发现对象”的研究思路，以两株具有多种次级代谢产物合成潜力的海洋放线菌为研究对象，采用单菌多次级代谢产物（OSMAC）策略和基因组采掘方法等多种新技术手段，激活放线菌中未表达的沉默代谢途径，进行海洋放线菌“潜力菌株”代谢潜能的深度挖掘研究，获得结构多样性的次级代谢产物，阐明化合物结构，并以抗菌、抗病毒、抗肿瘤模型对其进行活性评价。本项目旨在探索建立一种从海洋放线菌中挖掘活性次级代谢产物资源的集成新方法，深度挖掘现有的海洋放线菌资源，以期从中获得新型海洋药物先导化合物。

放线菌是产生天然生物活性物质的重要微生物资源，本项目以潜力海洋放线菌为研究对象，进行结构和活性多样性研究。对在基因水平和化合物水平都显示出极高研究价值的菌株，进一步采用构建基因阻断突变株、前体饲喂、拟生混合培养等方法进行更深层次的沉默基因激活研究。从不同培养条件的发酵产物中发现37个化合物，涵盖是多种结构类型，其中新结构化合物9个，新天然产物4个，包括一个由硫桥二聚吡喃萘醌与稀有的糖醛酸片段连接共同组成的新骨架结构。对单体化合物针对多靶点、多模型进行活性多样性研究，得到具有潜在药用价值的化合物3个，包括一个对Hela，NB4，H1975 和A549细胞表现出显著地细胞毒活性，平均IC50达到0.003-0.54 μM的新化合物，一个对E6/E7阳性的HeLa、CaSki、Siha等人宫颈腺癌细胞均具显著的抑制作用的抗霉素类化合物和一个对阿霉素耐药肿瘤细胞株MCF-7具有一定的抑制作用，IC50为16.1 μM（阳性药阿霉素>20 μM）的新骨架化合物。该研究为提高新结构活性化合物的发现效率做出了有益的探索，为海洋资源药用新资源的开发利用和创新药物的研究与开发奠定了基础。