粒毛盘菌属黑色素活性筛选、分子修饰及构效关系研究

Melanin has a variety of bioactivities, but its application is greatly limited because of its usually insolubleness in water. Our pre-studies show that melanin from Lachnum can be dissolved in water after it is modified with arginine, and its anti-oxidation activity is also enhanced obviously. In this study, Lachnum samples will be supplementarily collected in Central China and other regions, classified and identificated, and strains will be isolated from them for expanding germplasm resources. 4-6 high-yield melanin strains of Lachnum will be screened and be used for fermentation, separation and purification of extracellular melanin (LE), and then the homogeneous melanin (HLE) can be prepared by gel filtration chromatography for fractionation. Furthermore, their activities such as anti-radiation, anti-bacteria, anti-tumor and anti-oxidation in vitro are to be detected and screened. Applications of mass spectrometry, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance techniques to analyze their structures, 2-4 kinds of more active HLE will be modified with 20 common amino acids, respectively. Afterwards, amino acids-melanin (AHLE) of different water-solubility and more active HLE will be selected for active tracking in vitro and in vivo. A method to water-solublize melanin shall be established through this study. Not only shall the law of structure-bioactivity relationship of Lachnum melanin be clarified, but also the scientific evidence for the deep development and utilization of them will be provided. This study is expected to obtain new melanin or lead compounds with independent intellectual property rights.

黑色素具有多种生物活性，因其通常不溶于水而极大程度地限制了它的应用。前期我们研究发现粒毛盘菌黑色素被精氨酸修饰后即水溶化，其抗氧化活性也明显提高。本项目拟赴华中等地区进行粒毛盘菌属标本的补点采集、分类鉴定与菌株分离，以扩充种质资源；筛选4-6株高产黑色素菌株进行发酵、分离纯化胞外黑色素（LE），进而通过凝胶层析技术进行分级分离制备均一性黑色素（HLE），并对其进行体外抗辐射、抗菌、抗肿瘤、抗氧化活性检测与筛选；应用质谱、红外光谱、核磁共振等技术解析2-4个活性较强的HLE结构，并利用20种常见氨基酸分别对其进行分子修饰，选择不同水溶性的氨基酸-黑色素(AHLE)以及高活性HLE进行体内外活性追踪。通过本项目研究，建立一种使黑色素水溶化的方法，阐明粒毛盘菌黑色素的结构与活性关系的规律，为粒毛盘菌属黑色素资源的深度开发与利用提供科学依据。本研究有望获得具有自主知识产权的新黑色素或先导化合物。

黑色素具有多种生物活性，因其通常不溶于水而极大程度地限制了它的应用。本项目赴华中等地区进行粒毛盘菌属标本的补点采集了70 多个，初步分类鉴定后，分离了20多个菌株，扩充了种质资源；筛选5株高产黑色素菌株进行发酵、分离纯化胞外黑色素（LE），进而通过凝胶层析技术进行分级分离制备均一性黑色素（HLE），并对其进行了抗辐射、抗菌、抗肿瘤、抗氧化活性、促排铅、检测与筛选；应用质谱、红外光谱、核磁共振等技术解析了 5个活性较强的HLE结构，并利用精氨酸、组氨酸、羧甲基化修饰、硫酸酯化修饰等方法分别对其进行分子修饰，选择了不同水溶性的黑色素衍生物以及高活性HLE进行体内外活性追踪。部分结果如下：.采用碱溶酸沉法提取粒毛盘菌YM205胞内黑色素，分级分离后获得其主要均一性组分LIM205，含量占总量的65.70 %，LIM205为棕黑色素，不溶于水，经元素分析、质谱、红外光谱（IR）、热解/GC/MS、核磁共振分析其的结构表征，推测出其分子式（C28H14N2O7S）和可能结构式。对LIM205分别进行羧甲基化、硫酸酯化修饰后，分别制备了水溶性黑色素衍生物CLIM205和SLIM205，结果表明LIM205和CLIM205均能显著促进染铅小鼠排铅。.不同实验结果表明LEM404-a具有较强的抗紫外辐射活性，采用D-氨基葡萄糖修饰的黑色素（ GLM）可以通过降低酒精诱导的急性肝的氧化和免疫应激对肝脏起保护作用，可用于急性酒精性肝损伤的预防，经过精氨酸修饰的LEM346（ALEM346 ）的抗氧化活性明显高于相同浓度LEM346的抗氧化活性。. 通过本项目实施，我们发表学术论文15篇（其中SCI收录论文11篇），申报了5项国家发明专利，其中3项获得授权，培养了青年教师2名，培养硕、博士研究生8名。