海洋真菌次级代谢产物xyloketalB和1403C生物合成途经研究及光的影响

论文摘要

海洋内生真菌Halorosellinia sp. （No.1403）和Xylaria sp. （No.2508）分离自我国南海红树林地区。Xyloketal B是从Xylaria sp. （No.2508）发酵液中分离得到的一种结构新颖的缩酮类化合物,可以作为治疗动脉粥样硬化的潜在药物。1403C是从Haloroselliniasp.（No.1403）发酵液中分离到的新型蒽醌类化合物,该化合物及其乙酰化产物能明显抑制多种肿瘤细胞系且对普通细胞毒性小。本文重点研究了xyloketal B和1403C的生物合成途径,并初步探讨了光对这两种菌生长发育及xyloketal B、1403C产量的影响。本文采用酶抑制剂法、前体喂养法研究了xyloketal B的生物合成途径。0.2 mmol/L的碘乙酰胺能够完全抑制xyloketal B的生物合成,说明xyloketal B的生物合成途径涉及聚酮途径。而丙二酸使xyloketal B的产量从5 mg/L提高至43 mg/L,表明丙二酸是xyloketal B潜在的生物合成前体。然而低浓度乙酸对产量的影响并不明显,当浓度达到0.5 mmol/L时会明显地抑制xyloketal B的合成。此结果表明在Xylaria sp. （No.2508）中,乙酰CoA羧化酶酶活不高。柠檬酸是乙酰CoA羧化酶的变构激活剂,当在发酵液中添加4mmol/L的柠檬酸时,xyloketal B的产量提高了约13倍,验证了以上假设。在研究1403C碳骨架来源的过程中,采用[1,2,3-13C3]丙二酸及[2-13C]丙二酸作为前体进行稳定性同位素标记实验,13C富集模式表示1403C碳骨架中有7个碳原子来自丙二酸的羧基碳,8个来自于亚甲基碳,一个来源于O-甲基化反应。并发现在C-6位点发生一个脱羧反应且1403C的起始单位是由丙二酰CoA在连接到聚酮合成酶（PKS）上时脱去一个羧基形成二碳起始单位。在研究光对Xylaria sp. （No.2508）生长发育影响的实验中,发现蓝光能够诱导Xylaria sp. （No.2508）形成子座。在Xylaria sp. （No.2508）摇瓶发酵培养中,我们发现红光能够促进xyloketal B的产生、白光下产量下降而蓝光作用效果不明显,表明Xylariasp.（No.2508）可能存在其它的光感应系统对xyloketal B的合成进行调控。在研究光对Halorosellinia sp. （No.1403）生长发育影响的实验中发现该菌存在能够促进菌体生长的蓝光诱导系统。而在研究光对1403C及1403C还原性产物1403B和1403R产量的影响中,我们发现红光能够促进1403C的合成,而蓝光能够抑制这三种化合物的合成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 海洋微生物及次级代谢产物研究现状
• 1.2 微生物次级代谢途径
• 1.2.1 糖代谢延伸途径
• 1.2.2 莽草酸延伸途径
• 1.2.3 氨基酸延伸途径
• 1.2.4 酸延伸途径
• 1.3 乙酰CoA羧化酶
• 1.4 代谢途径研究方法
• 1.4.1 酶抑制剂法
• 1.4.2 前体喂养法
• 1.4.3 合成阻断突变株及其互补共合成分析
• 1.4.4 放射性同位素示踪法
• 1.4.5 稳定性同位素核磁共振谱法
• 1.5 光对真菌生长发育及代谢产物的影响
• 1.5.1 蓝光感应系统
• 1.5.2 红光感应系统
• 1.6 课题研究背景及意义
• 第2章 酶抑制剂法和前体喂养法研究xyloketal B的生物合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 菌株
• 2.2.2 培养基
• 2.2.3 药品与试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 摇瓶发酵方法
• 2.3.2 实验药品的准备
• 2.3.3 菌体量的测定
• 2.3.4 Xyloketal B含量分析
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 甲羟戊酸途径抑制剂——辛伐他汀对发酵的影响
• 2.4.2 聚酮途径抑制剂——碘乙酰胺对发酵的影响
• 2.4.3 莽草酸途径抑制剂——EDTA和草甘膦对发酵的影响
• 2.4.4 聚酮途径前体——乙酸和丙二酸对发酵的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 核磁共振谱法确定1403C的生物合成途径
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 菌株
• 3.2.2 培养基
• 13C标记的丙二酸'>3.2.3¹³C标记的丙二酸
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 摇瓶发酵方法
• 3.3.2 稳定性同位素标记丙二酸添加方法
• 3.3.3 1403C的纯化
• 3.3.4 核磁共振实验
• 3.4 实验结果与讨论
• 13C₃]丙二酸结果分析'>3.4.1 添加[1,2,3-¹³C₃]丙二酸结果分析
• 13C]丙二酸结果分析'>3.4.2 添加[2-¹³C]丙二酸结果分析
• 3.4.3 1403C合成途径推导
• 3.5 本章小节
• 第4章 光对Xylaria sp.（No.2508）及Halorosellinia sp.（No.1403）生长和发酵的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 菌株
• 4.2.2 培养基
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 光照对Xylaria sp.No.2508)及Halorosellinia sp.（No.1403）生长的影响
• 4.3.2 光照对xyloketal B及1403C产量的影响
• 4.4 实验结果与分析
• 4.4.1 光照对Xylaria sp.（No.2508）及Halorosellinia sp.No.1403)生长的影响
• 4.4.2 光照对xyloketal B及1403C产量的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 论文发表
• 致谢