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链霉菌能够产生结构丰富、活性多样的次级代谢产物,是创新微生物药物的重要来源,因此对链霉菌次级代谢产物进行挖掘和探索对于创新微生物药物研究非常重要。本论文共分为两个部分,其中第一部分为基于细胞色素P450催化机制从Streptomyces hygroscopicus 17997中发现和鉴定格尔德霉素新组分,第二部分为链霉菌CPCC 203471和CPCC 200466产生的抗生素新组分的发现和探索。格尔德霉素(geldanamycin, GDM)是由吸水链霉菌产生的苯醌型安莎类抗生素,为热休克蛋白Hsp90的特异性抑制剂,它的抗肿瘤细胞活性(IC50)在亚微摩尔级。但GDM的肝毒性强、水溶性差,只能作为抗肿瘤药物开发的先导化合物。目前已报道数百个GDM的有机半合成衍生物,其中多种衍生物具有较好的体内活性,例如17-烯丙氨基-17-去甲氧基格尔德霉素(17-AAG)已针对多种肿瘤进入了Ⅱ期临床试验阶段。此外,许多天然GDM类似物不断从GDM产生菌中被发现和分离出来,它们中某些化合物的水溶性和抗肿瘤细胞活性优于GDM,预示着天然GDM类似物也有成为潜在的抗肿瘤药物可能。GDM的生物合成分为前格尔德霉素形成和PKS后修饰两部分。在PKS后修饰过程中有一个从碳碳单键到双键的氧化脱氢(去饱和)步骤,催化这步反应的酶GdmP属于细胞色素P450超家族。细胞色素P450在生物体内主要催化羟基化反应,仅在极少数情况下催化去饱和反应,因此这步催化反应引起了我们的兴趣：在催化去饱和反应时是否也有羟基化产物出现?依据文献对细胞色素P450催化机制的一般性分析总结,以及我们对GdmP初步的生物信息学分析结果,推测在GdmP催化的C-4,5位去饱和反应过程中也有可能出现羟基化产物。因此,发现该羟基化GDM类似物对于深入理解GDM生物合成具有重要作用,同时,对其抗肿瘤细胞活性进行测定对于获得具有开发前景的GDM衍生物具有实际意义。吸水链霉菌17997 (Streptomyces hygroscopicus 17997)是中国医学科学院医药生物技术研究所分离鉴定的一株GDM产生菌。根据上面的推测,我们通过TLC和LC-MS/MS等方法对吸水链霉菌17997的次级代谢产物进行了系统分析,发现了两个预期的GDM新组分：化合物1和2。经分离纯化后,采用HRESIMS、IR、NMR及Mosher法等确定化合物1和2为一对差向异构体,化学结构分别为(4S)-4,5-双氢-4-羟基格尔德霉素(1)和(4R)-4,5-双氢-4-羟基格尔德霉素(2)。化合物1和2不能生物转化为GDM,因此它们不是GDM生物合成中的正常中间产物,而是GdmP催化出现的支路产物。化合物1和2的发现使得我们对GdmP在GDM生物合成中催化C-4,5位氧化脱氢的机制有了更加深入的认识。体外抗肿瘤细胞毒性测定表明：与GDM相比,(4S/R)-4,5-双氢-4-羟基格尔德霉素的HepG2肿瘤细胞毒性降低约30倍。说明C-4位羟基化对GDM的活性有不利影响。本论文第二部分对链霉菌CPCC 203471和CPCC 200466进行了抗菌活性产物鉴定及抗生素新组分发现探索。链霉菌CPCC 203471和CPCC 200466是经过对20余株不同来源的链霉菌进行次级代谢产物产生情况和活性情况初筛后选定的。这两株菌次级代谢产物较为丰富且活性较好,值得进一步研究。CPCC 203471是从滇西森林土壤中分离得到的一株链霉菌,通过TLC、LC-MS以及HRMS等方法对其脂溶性次级代谢产物进行了分析,获得其中的化合物的紫外-可见光吸收光谱、分子量和分子式等信息后,检索天然产物化合物库及SciFinder数据库并查阅文献,对化合物进行排重,首先确定了CPCC 203471产生的主要抗菌活性化合物为新生霉素(novobiocin)。随后,从CPCC 203471的脂溶性次级代谢产物中发现了6个新生霉素结构类似物,其分子量分别为555(b)、642(d,NOV-642)、 555 (e)、569 (f)、569 (g)、598 (i)。根据分子量信息,推测化合物b为4"-O-去甲基-3"-O-去氨甲酰基新生霉素(4"-O-desmethyl-3 "-O-descarbamoylno vobiocin);化合物f、g为同分异构体,其中一个可能为3"-O-去氨甲酰基新生霉素(3"-O-descarbamoylnovobiocin),另一个推测为天然的新生霉素新组分,由于产量较低留待后续研究；化合物i为4"-O-去甲基新生霉素(4"-O-desmethylnovobiocin);化合物d (NOV-642)为新生霉素新组分。经分离纯化和NMR结构解析,确定NOV-642为5-甲氧基新生霉素。我们对NOV-642和新生霉素的抗菌活性(MIC)进行了测定和对比,发现NOV-642比新生霉素的活性约降低了3-7倍。结合文献报道,5-羟基新生霉素比新生霉素活性降低约40倍,这给新生霉素类似物构效关系提供了新内容：新生霉素C-5位的取代会降低化合物活性,取代基团的极性越大活性降低越多。已知新生霉素主要作用于革兰氏阳性细菌,曾用于耐药性金黄色葡萄球菌引起的感染,同时新生霉素作为Hsp90 C端抑制剂,还对多种癌细胞显示抑制作用,并能与抗癌药联用、逆转抗癌药的耐药性。因此,还需要对NOV-642进行更多的生物活性测定与评价,以确定其是否具有药物开发潜力。此外,从CPCC 203471的次级代谢产物中我们还发现了大环内酰胺类化合物BE-14106(c),文献报道该化合物具有肿瘤细胞毒性。CPCC 200466是一株具有抗真菌活性的链霉菌。同样通过TLC、LC-MS以及HRMS等方法对该菌株的部分脂溶性次级代谢产物进行了分析鉴定,得到了化合物的紫外-可见光吸收光谱数据和分子量、分子式等信息,通过检索SciFinder数据库等并查阅文献,对化合物进行排重,确定CPCC 200466的主要次级代谢产物为嗯唑霉素(oxazolomycin, OZM,化合物4),同时发现了与噁唑霉素分子量(655)相同的5个噁唑霉素小组分(化合物3、5、6、7、8),而目前文献报道的分子量为655的嗯唑霉素类化合物共3个,分别为嗯唑霉素A (4’Z,6’Z,8’E)、B (4’E,6’E,8’E)和C (4’Z,6’E,8’E),三者互为几何异构体。由此推断,CPCC 200466中含有至少3个噁唑霉素新组分有待确证。噁唑霉素结构新颖,含有γ-内酰胺螺β-内酯环,嗯唑环,(E,E)二烯和一个(Z,Z,E)三烯链,其中的γ-内酰胺-螺β-内酯环与处于临床试验阶段的抗肿瘤药物salinosporamide A(20S蛋白酶抑制剂)的药效团相似。嗯唑霉素具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤活性,具有较好的应用前景和开发价值。因此,有必要对发现的噁唑霉素新组分进行分离纯化和结构鉴定。我们通过TLC和HPLC等方法对5个噁唑霉素小组分(主要为化合物5)进行了分离纯化探索。由于它们属于同分异构体,结构非常相似,分离纯化非常困难,有待于进一步研究。