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产萘醌植物内生放线菌的筛选与呋喃萘醌类化合物的分离、鉴定及生物活性分析

作　者: 李芳
导　师: 马伟
学　校: 上海交通大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 滑桃种子内生放线菌呋喃萘醌I (FNQ I) 化学遗传学抗肿瘤
分类号: Q93
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

醌类化合物(quinones,quinonoids)是一类重要的天然产物,广泛存在于植物、细菌、真菌等生物体内。近年来的研究发现,醌类化合物具有广泛的生物活性,如:抗病毒、抗细菌、抗真菌、抗肿瘤、抗炎消肿以及杀寄生虫等多种功效,目前临床使用的以及正在研究的抗肿瘤药物中大多数都是醌类化合物。但是,由于药用醌类化合物在植物中含量极低,加上植物次生代谢复杂,使得相关化合物提取存在严重的生态、环境污染等一系列问题,严重阻碍了醌类先导化合物的研究与应用。依据植物内生菌可能具有与宿主植物相类似的代谢途径和与产物的相关研究报道,本工作首先利用放线菌富集筛选培养基对采自云南版纳植物园的滑桃树种子内生菌进行分离,从中分离到73余株内生菌,经菌落形态及16SrRNA基因序列分析确定其中66株以链霉菌为主的放线菌,确定属或种的有64株,另有5株菌由于未能克隆到其16SrRNA基因,而无法进行分类鉴定。在对分离到的内生放线菌对人模式病原细菌和作物病原真菌的抑菌活性检测中发现,这66株放线菌中,40.9%(27株)对金黄色葡萄球菌有抑菌作用,53.0%(35株)对铜绿假单胞菌有抑菌作用,60.6%(40株)对芽孢杆菌有抑菌作用,42.4%(28株)对水稻纹枯病致病菌有抑菌作用,18.2%(12株)对串珠镰刀菌有抑菌作用,15.2%(10株)对小麦赤霉病菌有抑菌作用,说明滑桃种子内生菌产抗细菌、抗真菌的活性物质相当普遍。以萘醌类化合物生物合成关键基因[polyketide synthase Type III (FNQ6)and carboxymuconate cycloisomerase(FNQ21)]为探针,筛选到了Streptomyces sp.HTZ27菌株,经固体发酵、化合物分离纯化、鉴定后,发现该菌发酵产物中含有呋喃萘醌类化合物FNQI。以未经优化的MS培养基发酵,FNQI得率接近5 mg/L,与国外类似菌株最优条件下的得率相当。经FNQ I处理的A549等多株肿瘤,MTT实验结果显示,FNQ I对肿瘤细胞有选择性抑制与杀伤作用,作用48h后,对肺癌细胞H460的IC50值为4.5μg/mL,与紫杉醇的IC50接近。FNQ I抑制肿瘤细胞生长具有明显的时间效应和浓度效应,初步流式细胞仪检测结果显示,FNQ I可能具有诱导细胞凋亡的作用。本工作为研究链霉菌中FNQ I等呋喃萘醌类化合物的生物合成与调控、萘醌类化合物抗肿瘤的分子机理以及产业化应用等奠定了基础。同时,本工作也获得了滑桃(Trewia nudiflora)种子内生放线菌群落结构等初步信息,为探讨内生菌起源演化、内生菌对宿主的影响与作用以及植物生物活性物质的生源等提供了有价值的信息。

产萘醌植物内生放线菌的筛选与呋喃萘醌类化合物的分离、鉴定及生物活性分析

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