单菌多次级代谢产物方法及其在微生物代谢产物研究中的应用.docVIP

Mini-review微生物学报 Acta M Mini-review 微生物学报 Acta Microbiologica Sinica 50(6) :701 － 709; 6 June 2010 ISSN 0001 － 6209; CN 11 － 1995 / Q http: / / journals. im. ac. cn / actamicrocn 单菌多次级代谢产物方法及其在微生物代谢产物研究中的应用 韦洪娟，林贞建，李德海，顾谦群，朱天骄* ( 教育部海洋药物重点实验室，中国海洋大学医药学院，青岛 266003) 摘要:微生物次级代谢产物的结构多样性赋予其广泛的生物活性，是药物先导化合物的重要来源。然而传统 单一的培养方法，使微生物中大量的代谢途径不能被表达，以至于许多代谢产物不能产生。 因此，运用各种 技术和方法激活这些沉默 途 径，获 得 结 构 多 样 的 代 谢 产 物 已 成 为 目 前 关 注 的 热 点。 单菌多次级代 谢 产物 ( One strain many compounds，OSMAC) 策略作为一种简便有效的研究手段，已成功应用于该领域的研究。 本 文综述了 OSMAC 策略中常用的研究手段( 包括改变培养状态、混合培养及添加酶抑制剂等) ，以及 OSMAC 与基因组扫描技术相结合的研究进展，并介绍了本研究室利用此方法对高产细胞松弛素的海洋来源真菌曲 丽穗霉( Spicaria elegans KLA03) 进行研究的部分结果。 关键词: 一株菌多种次级代谢产物( One strain many compounds，OSMAC) ; 微生物次级代谢产物; 混合培养; 基因组扫描 中图分类号: Q935 文献标识码:A 文章编号:0001-6209 (2010) 06-0701-09 微生物能够产生结构新颖、活性多样的次级代 谢产物，一直以来都是药物先导化合物的重要来源。 迄今为止，从微生物中发现的活性天然产物已达到 23000 个之 多，应 用 于 临 床 的 微 生 物 药 物 有 150 余 种［1］。微生物 次 级 代 谢 产 物 具 有 抗 菌、抗 肿 瘤、抗 心血管病、免疫调节、受体拮抗、抗氧化和细胞因子 诱导等多种活性，显示出巨大的药物开发价值。 微 生物生存于种类各异的生态环境，决定了其次级代 谢产物具有化学结构多样性，结构的多样性赋予其 活性的多样性，因此，从微生物中寻找药物先导化合 物是目前创新药物研究最活跃的领域之一。 近年来，随着微生物基因组学研究的深入，发现 微生物中存在大量常规培养条件下未被表达的代谢 途径，被称为“沉默途径”［2］。这些“沉默途径”的存 在意味着更为丰富的次级代谢产物的存在，如何激 活这些“沉默途径”，产生结构类型更加多样的微生 物次级代谢产物，挖掘和开发潜在的药用资源，成为 研究的热点。 一 株 菌 多种次级代谢 产 物 ( One strain many compounds，OSMAC) 策 略［3］的 提 出，为 深 入 开 发 微 生物天然产物这一资源提供了 一 种 便 捷 有 效 的 手 段。OSMAC 强调通过不断改变培养基成分、培养条 件及添加酶抑制剂等方法，尽可能挖掘微生物合成 次级代谢产物的能力，从而获得更多结构类型的次 级代谢产物。随着多种微生物基因组测序的完成， 微生物次级代谢产物合成酶系及其相关基因结构、 功能的研究取得了很大的进展，许多微生物次级代 谢产物的生合成机理被阐明。 在此基础上，根据基 因→合成酶系→化合物的对应关系，通过基因组扫 描技术，对基因序列进行分析，实现了相应化合物结 构的预测［4］。OSMAC 方法与基因组扫描技术相结 合使化合物的筛选、分离、纯化目标明确，避免了重 复研究的问题，大大提高了发现新化合物和活性化 合物的几率。本文将对近年来 OSMAC 方法的应用、 基金项目:国家自然科学基金项目 * 通信作者。 Tel: + 86-532 E-mail:zhutj@ ouc. edu. cn 作者简介:韦洪娟(1984 － ) ，女，山东临沂人，硕士研究生，药物化学专业天然药物化学方向。 E-mail:whj_yt@ 163. com 收稿日期:2009-12-05;修回日期:2010-02-07 综述 OSMAC 与基因组扫描技术相结合进行的研究以及本研究室 OSMAC 与基因组扫描技术相结合进行的研究以及本 研究室 应 用 OSMAC 方 法 对 海 洋 来 源 真 菌 Spicaria elegans KLA03 研究所取得的进展做一综述。 培养基 1( 葡萄糖 2% ，蛋白胨 1% ，酵母膏 0. 5% ，人 工 海 水，pH7. 5 ) 时，得 到