通过聚酮合成酶基因的检测与分析评估我国南海海绵与珊瑚共生放线菌生产聚酮类化合物的能力

随着病原菌抗药性问题的日益严重，寻找结构、功能新颖的聚酮类活性化合物成为药物研发的长期目标。目前聚酮类药物研发的主要策略是扩大聚酮类抗生素的筛选来源，21世纪海洋微生物业已成为生物活性物质开发的新目标。我国的海洋生物资源丰富，海洋共生放线菌尤为吸引药物化学家的关注。但是，种类多样的海洋放线菌产生聚酮类化合物的能力各不相同，这对我们针对性选择聚酮类抗生素的筛选来源造成困难，阻碍了对海洋放线菌的全面开发。最新的研究表明，检测与分析聚酮合成酶基因是解决这一问题的有效途径。项目通过对聚酮合成酶基因进行检测与分析，评估我国南海海绵与珊瑚共生放线菌生产聚酮类化合物的能力，预测它们生产新型聚酮类化合物的潜力，并挑选部分菌株进行天然产物化学研究以验证基因水平的预测效果，对后续的药物研发具有重要意义。

近十年来海洋放线菌已成为新天然产物的一个重要来源，日益引起国内外关注。海绵和珊瑚含有种类多样的共生放线菌，但目前对其次生代谢产物的研究很少。本研究通过菌株的功能基因检测与分析结合代谢产物的色波谱分析，深入调查我国海绵与珊瑚共生放线菌合成聚酮类化合物的能力。从12种海绵和1种珊瑚中分离到22个属的88株放线菌。使用聚酮合成酶基因作为分子标记，从中分别筛选到3个属（链霉菌，小单孢菌和盐生孢菌）14株具有I型聚酮合成能力的菌株和6个属（链霉菌，小单孢菌，盐生孢菌，拟诺卡氏菌，糖多孢菌和考克氏菌）32株具有II型聚酮合成能力的菌株。序列比对与系统进化分析表明32株具有II型聚酮合成能力的菌株能够合成类型多样的芳香类聚酮化合物，涉及角蒽环，苯并异色满醌，金霉酸，蒽环，孢子色素等。部分菌株的酮合成酶序列与标记序列的进化距离远，暗示了它们具有芳香类聚酮新化合物的合成能力。基于序列分析结果，选取6株放线菌进行小量发酵和发酵液提取成分的HPLC分析，从一株珊瑚共生小单孢菌的发酵液中指认出一个Jadomycin B类似物并结合LC/MS与1H NMR分析预测了其化学结构，从一株海绵共生糖多孢菌的发酵液中发现了一个苯并异色满醌类化合物。研究表明我国海绵与珊瑚共生放线菌合成芳香类聚酮化合物的潜力大，具有广阔的研发前景。