表观遗传调控下毛壳菌来源的抗MRSA活性次级代谢产物的发现及活性评价

With the quick increasement of infection of methicillin resistant staphylococcus aureus （MRSA）, development of new antibiotic become urgent. Natural products from microorganism is important resource for antibiotics. But with more and more compounds were reisolated, and the percent of discovery of novel bioactive compounds become lower and lower. So, using epigenetic regulation to act the silent gene has been become effective method to improve the efficiency, and improve the diversification of secondary metabolites for new antibiotics. This project focuses on two fungi (C. globosum and C. cochiodes) with strong antiMRSA bioactivity, and rich clusters have been discovered through gene mining for secondary metabolites. Then, the inhibitor of histone deacetylase and DNA methyltransferase as well related gene deleted were used to act the silent clusters, in order to produce more diverse bioactive compounds. Modern separation tools were applied comprehensively to obtain pure compounds, and spectrums will be used to elucidate the structures and absolute configurations of compounds. At last, the bioactivity will be tested through C. elegant drug resistant bacteria (MRSA) infective model. The results will provide compounds and theory for new antibiotic leads, which has influence on development of new antibiotics with independent intellectual property rights.

随着MRSA感染率的快速增长，开发新的抗生素迫在眉睫。微生物来源的天然产物是抗生素的重要来源。但是随着大量已知化合物被重复分离，发现新颖的活性化合物的概率越来越低。因此，利用表观遗传学方法激活沉默基因簇来发现结构新颖的活性天然产物，已成为当今微生物天然药物研究与开发的有效策略。本项目以两株毛壳属真菌（C. globosum, C. cochliodes）为研究对象，通过基因信息分析发现种类多样的次级代谢产物基因簇。进而通过添加组蛋白去乙酰化抑制剂和DNA甲基化抑制剂、CRISPR/Cas9敲除表观遗传相关调控基因等手段激活沉默基因簇的表达，使其代谢丰富的活性化合物。综合利用现代分离手段制备单体化合物，利用波谱手段鉴定单体化合物的平面结构和立体构型。并通过感染的线虫模型对其进行活性评价。研究结果为发现新的抗耐MRSA先导化合物提供理论和物质支持，为研发具有自主知权的抗生素具有重要意义。

随着耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）耐药性的迅猛发展，开发新的抗生素迫在眉睫。微生物来源的天然产物是抗生素的重要来源。但是随着大量已知化合物被重复分离，发现新颖的活性化合物的概率越来越低。因此，利用表观遗传学方法激活沉默基因簇来发现结构新颖的活性天然产物，已成为当今微生物天然药物研究与开发的有效策略。本项目以毛壳属真菌为研究对象，通过基因信息分析发现种类多样的次级代谢产物基因簇。进而通过添加组蛋白去乙酰化抑制剂和DNA甲基化抑制剂、CRISPR/Cas9敲除表观遗传相关调控基因等手段激活沉默基因簇的表达，使其代谢丰富的活性化合物。综合利用现代分离手段制备单体化合物，利用波谱手段鉴定单体化合物的平面结构和立体构型。并通过感染的线虫模型对其进行活性评价。本研究结果得到单体化合物78个，具有强抑制MRSA活性的化合物6个，其中Chetomin抗MRSA MIC=50.0 ng/mL。在本领域重要期刊发表论文8篇，授权专利3项。建立了真菌沉默基因簇激活的特色技术，应用到高附加值或者强活性化合物的高产或者高效制备中来。通过深入挖掘真菌代谢次级代谢产物的潜力，为研发具有自主知识产权的抗耐药菌药物提供先导化合物，具有重要意义。引进国内外博士3名，硕士1名，自主培养硕士研究生5名，联合培养硕士研究生2名，博士研究生2名。培养山东省泰山学者青年专家1名，培养研究员1名，培养副研究员3名，培养济南市青年科技创新先锋1名和济南市优秀科技工作者2名。建立了秀丽隐杆线虫抗耐药菌活性筛选平台；建立了济南市专家工作站、院士工作站、中韩天然功能分子联合实验室和中国-比利时合成生物创新研究中心。本项目的实施为抗耐药菌活性化合物的挖掘提供范例。