基于Bacillomycin D的新型脂肽化合物的结构及其抑菌机理研究

Bacillomycin D is a kind of broad-spectrum antimicrobial lipid peptide produced by Bacillus. However, the antimicrobial lipopeptide is limited in practical application because of its few kinds and unclear bacteriostatic mechanism. Therefore, it is a great significance to develop new antimicrobial lipopeptide and improve its bacteriostasis mechanism for biological control of pathogenic bacteria. Previous studies have shown that a novel lipopeptide compound with molecular weight of 1086 was obtained from fermentation broth of Bacillus Amyloliquefaciens. In this study, the molecular structure of the novel lipopeptide will be analyzed by amino acid analysis and tandem mass spectrometry. The damaging on the cell structure will be observed by electron microscopy and the membrane permeability will be determined by the dose detection of Sytox Green. For the effect on the gene expression by the new lipopeptide, the RNA-req technique will be used. A novel lipopeptide compound obtained through this research will enrich the microorganism resources. This study will further improve the antimicrobial mechanism of lipopeptide, and lay a scientific foundation for biological control of pathogenic bacteria.

Bacillomycin D是芽孢杆菌产生的一类抑制真菌生长的环脂肽化合物，其种类较少，抑菌机理尚不清楚，制约了在实际中的应用。因此，开发新型抗菌脂肽，完善其抑菌机理，对病原真菌的生物防治具有深远意义。本项目从一株芽孢杆菌发酵液中获得了一种分子量为1086的新型脂肽化合物。拟采用氨基酸分析及液质联用解析该脂肽物质的分子结构；电镜观察新型脂肽对真菌细胞结构的影响，核酸染料的剂量效应确定菌体生长抑制和膜通透性的相关性，进一步通过RNA-req技术，分析真菌细胞与新型脂肽作用前后的差异表达基因，分别从细胞和分子水平揭示新型脂肽的抑菌机理。本研究结果将获得和鉴定一种新型脂肽化合物，为新型抗菌剂的开发提供资源，进一步完善抗菌脂肽的抑菌机理，为病原真菌的生物防治奠定基础。

脂肽类物质是芽孢杆菌（B.subtilis）产生的一类具有广谱抗菌活性的化合物，在食品、农业、医药等领域具有广阔的应用前景。Bacillomycin D属于脂肽类物质的iturin 家族，也是目前唯一被确定对黄曲霉菌有抑制活性的脂肽物质。本项目从畜禽粪便堆肥土壤中分离一株解淀粉芽孢杆菌SY7，利用凝胶层析、质谱等方法鉴定出一种Bacillomycin D C16的同系物，能够显著影响黄曲霉的菌丝生长和产孢能力，对霉菌孢子的最小抑菌浓度（MIC）为60 μg/mL，最小致死浓度（MFC）为200μg/mL。项目通过显微观察及核酸染料的剂量效应，确定了该脂肽同系物能够破坏细胞膜完整性和通透性导致菌丝及孢子结构发生改变，进而对真菌胞内的特定目标产生影响。通过转录组分析确定脂肽物质抑制黄曲霉菌的关键基因7个，基本确认胞内钙离子平衡、线粒体损伤、能量代谢紊乱在脂肽物质介导的病源真菌抑菌过程中的作用。初步研究了该脂肽物质对玉米黄曲霉的实际防治效果，400 μg/mL的脂肽物质在10天内对黄曲霉菌的生长抑制率达到90％。从玉米种植地土壤中分离获得一株假单胞菌，其生成的锰氧化物菌体聚集体，不仅对四环素类抗生素展现出较高的去除效果，还具有生物转化制备新型高活性储能量材料的潜力。本项目为新型抗菌剂的开发提供资源，完善了抗菌脂肽的抑菌机理，丰富了病原真菌的生物防治方法，也为新型微生物代谢产物及生物转化领域提供新的思路。