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海洋人工设施上的海洋微生物、海洋植物和海洋动物造成了海洋生物污损,这种海洋生物污损不仅对人类的海洋经济活动带来巨大损失,而且还会随着远洋运输造成物种入侵的问题,从而破坏当地的生态环境。本次研究对来源于中国海域的78株海洋微生物的次生代谢产物进行了抗污损活性筛选;通过分析活性筛选结果和代谢产物的HPLC、LC-MS指纹图谱,本文选定了3株海洋微生物,Streptomyces lusitanus XM52、Streptomycesprasinosporus XM1-25和真菌Thielaviasubthermophila405,进行了培养基优化和大规模发酵。本次研究利用生物活性和化学追踪的方法对3个菌株的代谢产物的活性馏分进行了分离纯化,对得到的纯化合物通过各种谱学手段进行了结构鉴定。三株海洋微生物中共分离得到了28个化合物,其中有20个为新化合物。同时,还对一个由前人分离自一株海洋微生物Penicillium sp.的抗污损化合物meleagrin的作用机理进行了研究。
本研究从Streptomyces lusitanus XM52中分离得到了3个新化合物,它们是细胞呼吸链抑制剂antimycinA的类似物,antimycin Bl(1)、antimycin B2(2)和deformylantimycin B2(3),抗菌活性结果显示化合物1对Staphylococcus aureus、Loktanellahongkongensis和Bacillus subtilis三株菌均未表现出抑制活性,化合物2对S.aureus和L.hongkongensis有抑制活性,而化合物3则对S.aureus和B.subtilis表现出了抑制活性。从Streptomyces prasinosporus XM l-25的代谢产物中纯化得到了5个核糖体合成后高度修饰的含硫多肽类化合物,分别为A10255K(4)、A10255L(4)、A10255J(6)、A10255G(7)和A10255B(8),其中化合物4和5为新化合物。活性筛选结果显示,化合物6-8对藤壶(Balanus.amphitrite)幼虫与草苔虫(Bugulaneritina)幼虫附着都表现较强的抑制活性,但化合物4只对B.neritina有抑制活性,而对B.amphitrite没有活性。化合物4,6-8抗海洋细菌的活性筛选结果表明,这些化合物对革兰氏阳性海洋细菌Staphylococcus haemolyticus、S.aureus和B.subtilis具有强抗菌活性,而对所测试的革兰氏阴性菌无活性。本研究首次对含硫多肽A10255因子化合物的生物合成基因簇进行了挖掘,通过生物信息学手段鉴定了合成A10255因子所需的酶对应的基因簇,并且多数的酶都可以在其它含硫多肽合成基因簇中找到同源基因。本次实验还发现一个不寻常的B型自由基SAM甲基转移酶,它拥有一个与其它自由基SAM酶不同的保守基序,其基序为CX7CX2C。
本文从海洋真菌Thielavia subthermophila405的代谢产物中分离得到20个聚酮类化合物,其中15个为新化合物,分别命名为cheatomioneA(9)、thielavin Kpentylester(11)、thielavin B pentyl ester(12)、thielavin J pentyl ester(13)、thielavin Q-Y(14-18,20-22,24)、debenzenyl thielavin A(25)、chloro-thielavin K(28);5个已知化合物,分别为fimetarone A(10)、thielavin H(19)、thielavin J(23)、thielavinB(26)、thielavin K(27)。本次研究筛选了20个聚酮类化合物的抗藤壶幼虫附着活性,结果显示11个化合物(14-19,22,24,25,27,28)表现出不同程度的抗藤壶幼虫附着活性,其中以化合物16的活性最强,其EC50为2.95±0.59μM。化合物16、17、18、19、24和25在浓度为10μM mL-1时对藤壶幼虫表现出麻醉活性。化合物16、17、18、19、24处理24 h的幼虫可以复苏,其中化合物16有着最好的复苏率,化合物25则完全不能复苏。对其他工作人员前期分离到的抗污损化合物meleagrin的抗藤壶幼虫附着作用机理进行了研究。本次研究首次应用iTRAQ标记定量蛋白组的手段研究了meleagrin处理前后藤壶幼虫蛋白组变化的情况。本次研究鉴定了50个差异表达的蛋白,对于这些蛋白的分析得知,多条代谢通路受到了meleagrin或者幼虫熟化的影响。对差异表达蛋白的进一步分析可知meleagrin可以通过抑制APMP的分泌和阻止幼虫的蜕皮周期来实现抗幼虫附着活性。通过蛋白质regucalcin的下调和CMP的上调可以得知,meleagrin还通过影响藤壶幼虫体内钙离子平衡和扰乱藤壶幼虫的内分泌系统,从而阻止幼虫的附着。另外,有些新颖的蛋白受到幼虫熟化或者meleagrin处理的影响而变化,它们的位置和功能值得进一步的研究,以阐述它们的藤壶幼虫附着过程中所扮演的角色。与此同时,本次实验还和以前的butenolide和poly-ether B的实验结果进行了对比。对比结果表明,meleagrin与之前抗污损化合物有着不同的作用机理。