利用海水条件引起的海洋放线菌的指纹差异寻找抗生素先导物

Our project group had got a large number of microbial strains isolated from Gelliodes carnosa Dendy, two actinomycetes among them, LS-298 and LS-276, showed strong antibacterial and(or) antitumor activities, and had the bioactive and chemical fingerprint differences between sea water and fresh water conditions. Molecular phylogenetic studies showed that, LS-298 were unknown species of Streptomyces, and the active products research of similar species had not been reported; while LS-276 may be Micromonospora carbonacea strains, and reports showed that some antibiotics had been isolated from the same terrestrial species, such as oligosaccharides and polypeptides types,but only one reference about marine drived ones. In view of the biological and chemical background, and our previous analysis on their metabolites of these two actinomycetes, the possibility that we will get the novel structural and special active compounds could not be excluded. For this reason, this project aims to find high effective and low toxic new structure leader compounds, and lay a foundation for riching the natural product chemical library and developing deep later research in innovative drugs. To achieve this goal, our group will aim at antibacterial activities, and then follow up the activities of anti-tumor in the meantime, and use modern separation and spectrum techniques to isolate and purify the secondary metabolites by utilizing HPLC fingerprint differences caused by multiple sea water conditions and the LC-DAD-MS data of active fraction, and the identify the structures and determine activities.

本项目组从丰肉结海绵中分离大量的微生物菌株，采用活性-化学集合筛选技术，获得两株表现出较强抗菌和/或抗肿瘤活性，并在海水/淡水条件下活性及化学指纹存在差异的目标菌株：放线菌LS-298和LS-276。分子系统学研究表明，LS-298为链霉菌属的未知种，相近种的活性产物研究未见有报道；LS-276可能为碳样小单孢菌，而从同种陆生菌中得到的抗生素类型有寡糖类、多肽类等，海洋来源同种研究甚少。鉴于两株放线菌的生物和化学背景及前期的工作基础，推测从其代谢产物中可获得结构新颖的抗生素类化合物。因此，本项目以抗菌活性为导向，同时开展抗肿瘤等活性的跟踪，利用海水/淡水条件下HPLC化学指纹差异及活性部位HPLC-DAD-MS的数据，并采用现代微量、快速分离和鉴别技术寻找和发现结构新颖、活性较强、有开发潜力的抗生素先导化合物，为丰富天然产物化学库和深入开展后续的创新药物研究奠定坚实基础。

从丰肉结海绵中分离的两株放线菌LS-298和LS-276表现出较强抗菌和/或抗肿瘤活性。分子系统学研究表明，LS-298为链霉菌属的未知种，LS-276为碳样小单孢菌。本项目旨以抗菌活性为导向，同时开展抗肿瘤等活性的跟踪，利用海水/淡水条件下HPLC化学指纹差异及活性部位HPLC-DAD-MS的数据，并采用现代微量、快速分离和鉴别技术寻找和发现结构新颖、活性较强、有开发潜力的抗生素先导化合物。目前，已取得如下结果：. 1. 明确了链霉菌LS-298的主要抗菌活性物质包括3类：棘霉素类、替达霉素类和星孢霉素类（首次从链霉菌属同一菌株中分离得到），体现了菌株LS-298 的次生代谢产物种类多样性。从链霉菌LS-298的活性部位分离鉴定了23个化合物，其中2个新化合物。新化合物醌霉素G为棘霉素类似物，对15种耐药菌株表现出一定的抗菌活性（MIC值16～64 μg/mL），同时，表现出较显著的抗肿瘤活性（如：Jurkat细胞系，IC50 = 0.414 μM），但其活性均显著低于其同系物棘霉素（棘霉素的MIC值0.25～0.5 μg/mL，IC50＜0.01 μM），说明棘霉素结构的两侧环合对活性起到重要作用。结构方面，首先通过Marfey′s法和 NMR 相结合的方法测定了两个环肽类新化合物[醌霉素G，环(L-脯氨酸-4-羟基-L-亮氨酸)肽]的绝对构型。再次首次报道了替达霉素B的1-酮-4′ -烯醇式构型，总结了替达霉素类化合物两种构型（1-酮-4′ -烯醇和1-烯醇-4′ -酮式）的碳谱和氢谱规律。. 2. 明确了碳样小单孢菌LS-276的主要抗菌活性物质为螺环乙酰乙酸内酯类化合物。从碳样小单孢菌LS-276的活性部位分离鉴定10个化合物，包括7个螺环乙酰乙酸内酯类化合物和3个异黄酮类化合物，其中1个新的螺环乙酰乙酸内酯类化合物tetracarcin Q。Tetracarcin Q 9位糖侧链的第一个糖为6位非脱氧糖，在此类化合物中非常罕见。Tetracarcin Q表现出一定的抗枯草芽孢杆菌的活性，MIC值为12.5μM。. 上述结果首先扩展了天然抗生素的结构库，从而丰富了它们构效关系的数据，还可为合成生物学家提供研究素材，最重要的是为后续的抗生素类创新药物研究奠定基础。