小單胞菌屬次級(jí)代謝產(chǎn)物及其生物活性研究進(jìn)展

楊星鵬，張志斌*，朱 篤,2*

1江西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江西省亞熱帶植物資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330022；2江西科技師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江西省生物加工過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330013

放線菌所產(chǎn)抗生素是天然活性產(chǎn)物的主要來源，在已報(bào)道的10 000多個(gè)天然活性化合物中有75% 產(chǎn)自鏈霉菌屬，其余大約25%來自稀有放線菌[1]，從小單胞菌屬發(fā)現(xiàn)天然活性物質(zhì)占38.1%，位居稀有放線菌的首位[2]。小單孢菌是革蘭氏陽性稀有放線菌[3]，截至2016年已報(bào)道了61個(gè)種和7個(gè)亞種[4]，其所產(chǎn)次級(jí)代謝產(chǎn)物種類多樣，不僅能產(chǎn)生如鏈霉菌產(chǎn)生的氨基糖苷類、大環(huán)內(nèi)酯類等化學(xué)結(jié)構(gòu)類型的抗生素，還能產(chǎn)生抗腫瘤等高細(xì)胞毒活性的烯二炔類獨(dú)特化學(xué)結(jié)構(gòu)的生物活性物質(zhì)[5-8]。已從小單胞菌中分離到的許多著名抗生素如慶大霉素(Gentamicins)[9]、西索米星(Sisomicin)[10]和羅沙米星(Rosamicin)[11]等已被作為藥物廣泛使用。因此，利用小單孢菌并從中尋找和發(fā)現(xiàn)新的抗生素和其他生物活性資源對(duì)于拓寬我國(guó)天然化合物藥源問題具有重要意義。

近年來隨著產(chǎn)物分離技術(shù)和藥物篩選技術(shù)的不斷提高，一些結(jié)構(gòu)新穎且活性良好的化合物相繼從小單胞菌代謝產(chǎn)物中分離得到，它們表現(xiàn)出抑菌、抗腫瘤、免疫抑制劑等方面的生物活性[12,13]。雖然已有對(duì)小單孢菌在新型抗菌藥物及抗腫瘤抗生素方面的研究，但有關(guān)小單孢菌活性代謝產(chǎn)物研究綜述報(bào)導(dǎo)不多[14]。為了更全面的了解小單胞菌屬代謝產(chǎn)物研究概況，更好地開發(fā)和利用小單胞菌天然產(chǎn)物資源，本文對(duì)2015年以來從小單胞菌中分離得到的次級(jí)代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)特征及其生物活性進(jìn)行了綜述。

1 化合物結(jié)構(gòu)類型

1.1 大環(huán)內(nèi)酯類

大環(huán)內(nèi)酯類化合物是一類具有大內(nèi)酯環(huán)的化合物，該類化合物具有很好的抑菌、抗腫瘤和抗寄生蟲等生物活性，在抗生素藥物方面有重要應(yīng)用[15,16]。近幾年從小單胞菌中分離到22個(gè)大環(huán)內(nèi)酯類化合物，其中14個(gè)新化合物，從小單孢菌中發(fā)現(xiàn)新大環(huán)內(nèi)酯類化合物比例較高。

Chun等[17]從海洋MicromonosporaharpaliSCSIO GJ089代謝產(chǎn)物中分離到大環(huán)內(nèi)酯類化合物22-dehydroxymethyl-kijanolide(1)、 8-hydroxy-22-dehydroxymethyl-kijanolid(2)、Microsporanates A-F(3-8)、Tetrocarcin P(9)、Tetrocarcin A(10)，B(11)和 AC6H(12)，并通過核磁共振(NMR)和質(zhì)譜(MS)技術(shù)鑒定了它們的結(jié)構(gòu)，其中1-9為新化合物。Gong等[18]從另一株海洋MicromonosporacarbonaceaLS276的代謝產(chǎn)物中也分離到化合物10、12，以及5個(gè)新的大環(huán)內(nèi)酯類化合物Tetrocarcin Q(13)、Tetrocarcin N(14)、Tetrocarcin H(15)、Arisostatin A(16)和Tetrocarcin F1(17)。上述研究結(jié)果表明，從海洋來源的小單孢菌中分離代謝產(chǎn)物具有出新率高的特點(diǎn)。

Maklamicin (18)是由Micromonosporasp.NBRC 110955產(chǎn)生的一個(gè)抗生素，其生物合成和聚酮合酶有關(guān)，Daduang等[19]在研究聚酮合酶作用相關(guān)的基因makC2時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)新化合物29-Deoxymaklamicin(19)。后續(xù)實(shí)驗(yàn)證明化合物19是18生物合成途徑中的中間體，兩者結(jié)構(gòu)的區(qū)別是化合物19的29號(hào)位上的CH2OH變成了甲基。

2017年，Ochoa等[20]從鼠海豚(Harborporpoise)腸道附生菌MicromonosporaauratinigraRLFI1036F的代謝產(chǎn)物中分離到大環(huán)內(nèi)酯類化合物phocoenamicin(20)。2018年，Perez-Bonilla等[21]從加那利群島海洋沉積物來源的Micromonosporasp.CA-214671中也分離到化合物20，以及兩個(gè)新大環(huán)內(nèi)酯類化合物Phocoenamicin B(21)和C(22)。

1.2 大環(huán)酰胺類

大環(huán)酰胺化合物結(jié)構(gòu)上都具有酰胺鍵，而且結(jié)構(gòu)與多肽相似，因其有很好的生物活性，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域受到關(guān)注和重視。大環(huán)內(nèi)酰胺類化合物在真菌、鏈霉菌次級(jí)代謝產(chǎn)物中分布廣泛，而從小單孢菌中分離報(bào)道不多，本文總結(jié)了近幾年從小單胞菌中分離的大環(huán)內(nèi)酰胺類化合物，在已報(bào)道的9個(gè)化合物中經(jīng)鑒定有8個(gè)為新化合物。

圖1 化合物1～22的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 The chemical structures of compounds 1-22

2015年，Christopher等[22]從海洋Micromonosporasp.RL09-050-HVF-A中分離得到3個(gè)新的大環(huán)酰胺類化合物L(fēng)obosamides A-C(23～25)。Hoshino等[23]將MicromonosporawenchangensisHEK-797和細(xì)菌TsukamurellapulmonisTPB0596共培養(yǎng)，從中分離得到1個(gè)新的大環(huán)酰胺類化合物Dracolactams B(26)。Nie等[24]通過Sephadex LH-20和HR-TOF-MS等方法從Micromonosporasp.FIM05328代謝產(chǎn)物中分離到新大環(huán)酰胺類化合物FW05328-1(27)，并確定了其結(jié)構(gòu)。Williams等[25]將海洋Micromonosporasp.RJA4480進(jìn)行固態(tài)培養(yǎng)，并用乙酸乙酯萃取附有菌體的固體瓊脂培養(yǎng)基，從中分離得到4個(gè)新化合物Sporalactam B (28)、Sporalactam A(29)、Rifamycin 1(30)和Rifamycin 2(31)。通過改變培養(yǎng)策略來拓寬次級(jí)代謝產(chǎn)物種類并提高產(chǎn)量是微生物培養(yǎng)的重要手段，上述利用共培養(yǎng)、固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)小單孢菌的方法也能為后期從發(fā)酵產(chǎn)物中分離新化合物提供好的思路。

圖2 化合物23～31的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.2 The chemical structures of compounds 23-31

1.3 醌類

醌類化合物是天然產(chǎn)物中一類比較重要的活性成分，隨著人們對(duì)微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物研究的深入，從海洋小單孢菌代謝產(chǎn)物中分離得到一些結(jié)構(gòu)新穎的醌類化合物主要為蒽醌類及其衍生物，它們表現(xiàn)出較好的抑菌、抗氧化、抗腫瘤、細(xì)胞毒性等生物活性。

Mullowney等[26]從越南東海Cát bà半島的海洋沉積物中分離得到Micromonosporasp.G039，從其代謝物中獲得3個(gè)醌類化合物lagumycin B(32)，dehydrorabelomycin(33)和 WS-5995 A(34)，其中化合物32的結(jié)構(gòu)首次得到表征。Jiang等[27]從海洋Micromonospora.echinosporaSCSIO 04089中分離到含苯并芴結(jié)構(gòu)的新化合物Nenestatin A (35)，該化合物具有和非典型角環(huán)素單體lomaiviticins相似的碳骨架，在體外驗(yàn)證表達(dá)該化合物的生物合成基因簇時(shí)分離到其生物合成中間體homo-dehydrorabelomycin E(36)。

Yan等[28]從公共放線桿菌基因組數(shù)據(jù)庫中挖掘二炔類生物合成基因簇時(shí)，從MicromonosporayangpuensisDSM 45577中分離得到一個(gè)帶烯二炔結(jié)構(gòu)的蒽醌類化合物yangpumicin A(YPM A,37)和蒽醌類化合物YPM B-E(38～41)。Adnani等[29]將來自兩種不同的海洋生物的Micromonosporasp.WMMB-235和Rhodococcussp.WMMA-185共培養(yǎng)，從其代謝產(chǎn)物中分離到復(fù)雜結(jié)構(gòu)的新的醌類化合物keyicin(42)。烯二炔類抗生素具有很強(qiáng)的抗腫瘤活性，而且作用機(jī)制新穎，能發(fā)展成新型高效的抗腫瘤藥物[30-32]，天然來源的烯二炔類化合物至今發(fā)現(xiàn)不多，從小單胞菌中發(fā)現(xiàn)的尤為稀少。

圖3 化合物32～42的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.3 The chemical structures of compounds 32-42

1.4 肽類

多肽化合物具有多種多樣的生理活性和藥用價(jià)值，是抗生素研究中的一個(gè)相對(duì)較新的領(lǐng)域，在小單胞菌中發(fā)現(xiàn)較多的是雜環(huán)肽類化合物。Yasushi等[33]將Micromonosporasp.ATCC 39149進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵，直接對(duì)整個(gè)發(fā)酵液進(jìn)行HPLC和LC-ESI-MS分析，從中分離得到新的多肽ketomemicin A(43)。2016年Xu等[34]從中國(guó)云南的土壤樣品中分離得到Micromonosporasp.CPCC 202787 ，并在菌體的乙酸乙酯萃取相中發(fā)現(xiàn)10個(gè)多肽化合物44～53，其中化合物44和45為新化合物。

1.5 生物堿類

生物堿是一類重要的含氮雜環(huán)化合物，具有復(fù)雜多樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)和非常廣泛的生物活性,如抗菌、抗寄生蟲、抗腫瘤或細(xì)胞毒性[35]。自然界中生物堿主要來源于植物,在微生物中也有大量產(chǎn)生，目前從不同來源的放線菌中分離到越來越多具有獨(dú)特化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)活性的生物堿。Hoshino等[23]將分離自湖泊沉積物的M.wenchangensisHEK-797和細(xì)菌T.pulmonisTPB0596共培養(yǎng)，獲得一個(gè)新的生物堿類化合物Dracolactams A(54)，證明共培養(yǎng)條件下一些沉默基因被激活可能產(chǎn)生新的代謝產(chǎn)物。Boonsnongcheep等[36]從葛根根瘤內(nèi)生Micromonosporasp.PC1052分離到生物堿類化合物S-adenosyl-N-acetylhomocysteine(55)，化合物55首次從小單胞菌中分離得到，此前該化合物作為化學(xué)合成的產(chǎn)物已有報(bào)道。

圖4 化合物44～53的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.4 The chemical structures of compounds 44-53

Mullowney等[26]從海洋Micromonosporasp.G039除了發(fā)現(xiàn)三個(gè)醌類化合物lagumycin B (32)，dehydrorabelomycin(33)和 WS-5995 A(34)外，還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)具有非特異性的細(xì)胞毒性生物堿phenanthroviridone(56)。Talukdar等[37]利用氯仿萃取從土壤中分離的MicromonosporaauratinigraHK-10的發(fā)酵液，并從油性粗提物中分離獲得一個(gè)新的醌類化合物2-methylheptylisonicotinate(57)。Nie等[24]使用1D,2D NMR和HR-TOF-MS對(duì)海洋Micromonosporasp.FIM05328的主要代謝產(chǎn)物進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)生物堿類化合物aurodox(58)。Dashti等[38]從來源于地中海海綿的Micromonosporasp.RV43經(jīng)GlcNAc誘導(dǎo)后分離到一個(gè)新的生物堿類化合物3-formylindole(59)。Vizcaíno等[39]從來自2000米深的海洋沉積物的MicromonosporamatsumotoenseM-412中分離到一個(gè)生物堿類化合物，經(jīng)HRMS(高分辨質(zhì)譜)和1D、2D NMR確定結(jié)構(gòu)鑒定后發(fā)現(xiàn)是保洛霉素家族化合物，并命名為paulomycin G(60)。Zhang等[40]從中國(guó)南海分離得到MicromonosporarosariaSCSIO N160，通過對(duì)發(fā)酵液丙酮萃取，樹脂吸附等幾個(gè)分離純化步驟之后，獲得3個(gè)新的生物堿類化合物Pyrazolofluostatins A-C(61～63)。

圖5 化合物54～63的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.5 The chemical structures of compounds 54-63

1.6 萜類

萜類化合物通常是指由異戊二烯單位組成的分子式為(C6H5)n的碳?xì)浠衔?，種類豐富，是天然產(chǎn)物中最大的家族[41]。萜類化合物廣泛分布在植物中，從小單胞菌中發(fā)現(xiàn)的萜類化合物相對(duì)較少。Mullowney等[26]在篩選抑制人腫瘤細(xì)胞系NCI-60 SKOV3的放線菌時(shí)，篩選到高活性菌株Micromonosporasp.G039并從其發(fā)酵液中分離到1個(gè)新的化合物isopimara-2-one-3-ol-8,15-diene(64)。Zhang等[42]從來自于海洋海鞘Symplegmabrakenhielmi的Micromonosporasp.WMMC-218中分離到2個(gè)新的雙萜類化合物Micromonohalimane A (65)和B(66)。

圖6 化合物64～66的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.6 The chemical structures of compounds 64-66

1.7 其它類型化合物

近幾年，國(guó)內(nèi)外對(duì)小單孢菌活性產(chǎn)物的研究報(bào)道日益增多，除以上報(bào)道的化合物結(jié)構(gòu)類型外，還包括脂肪酸類、酚酸類等，它們也具有一定的生物活性。Gao等[43]從海洋來源的Micromonosporasp.HS-HM-036中分離得到一種萘丙酸類似物(67)。來源于海綿的Micromonosporasp.RV43在不添加GlcNAc的情況下分離得到glutaric acid(68)、4-hydroxyphenyl acetic acid(69)、4-hydroxybenzoic acid(70)、4-hydroxybenzaldehyde(71)、3-hydroxybutyrate的不同類似物(72～77)，添加GlcNAc后產(chǎn)生了新化合物guaymasol(78)[38]。

Appadurai等[44]從來自海洋沉積物中的Micromonosporasp.ICN36中分離出一種具有高效抗MRSA活性的化合物，其結(jié)構(gòu)暫未見報(bào)道。Diogo等[45]對(duì)MicromonosporaechinosporaDSMZ 43816培養(yǎng)物中的揮發(fā)性成分進(jìn)行GC/MS分析，發(fā)現(xiàn)了一類新的長(zhǎng)鏈脂肪腈族化合物。

圖7 化合物67～78 的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.7 The chemical structures of compounds 67-78

2 生物活性

2.1 抗菌活性

近幾年來，諸多學(xué)者對(duì)小單胞菌所產(chǎn)次級(jí)代謝產(chǎn)物的抑菌活性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)許多化合物對(duì)大腸桿菌(Escherichiacoli)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、白色念珠菌(Candidaalbicans)等常規(guī)指示菌有較好的抑制活性，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)一些能作用于結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis)和金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)的化合物。

Gui等[17]從M.harpaliSCSIOGJ089分離得到9個(gè)大環(huán)內(nèi)酯類活性化合物(3～12)，它們對(duì)蘇云金桿菌 BT01 和枯草芽孢桿菌 BS01 具有較好的抗菌活性，其MIC值為0.016～8.0 μg/mL，其中化合物3和10活性最強(qiáng)，對(duì)BT01和BS01的MIC值分別為0.016 μg/mL和0.03 μg/mL。Gong等[18]從M.carbonaceaLS276中分離到6個(gè)活性化合物(10,12～16)，化合物10、12～16對(duì)枯草芽孢桿菌的MICs 值分別為<0.048 μM、0.5 μM、12.5 μM、1.562 μM、50 μM 和0.048 μM。Mercedes等[21]報(bào)道3個(gè)大環(huán)內(nèi)酯類活性化合物(20～22),化合物20、21和22質(zhì)量分別為4、2、4 μg時(shí)抑制枯草芽孢桿菌的抑菌圈達(dá)7 mm，同時(shí)發(fā)現(xiàn)化合物20對(duì)結(jié)核分枝桿菌(Mycobacterium.tuberculosis)和耐萬古霉素的屎腸球菌(EnterococcifaeciumMB5571)也有抑制作用，其MIC值范圍在16～32 μg/mL和32～64 μg/mL之間。此外，大環(huán)酰胺類化合物28能很好地抑制結(jié)核分枝桿菌，其MIC90值為0.06 μM，有開發(fā)成新的抗結(jié)核藥物的潛能[25]。

Zhang等[40]發(fā)現(xiàn)生物堿類化合物61～63對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蘇云金芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和白色念珠菌都有不同程度的抑制活性。Diogo等[45]對(duì)M.echinosporaDSMZ 43816培養(yǎng)物中的揮發(fā)性成分進(jìn)行GC/MS分析，發(fā)現(xiàn)了一類新的長(zhǎng)鏈脂肪腈族化合物并研究了其生物合成途徑，生物活性檢測(cè)表明其中某些化合物對(duì)Bacillussubtilis,Micrococcusluteus和 multiresistantStaphylococcusaureus(MIC=2.0～4.0 mg/mL)有一定的抑制活性。

隨著新的抗菌藥物的不斷出現(xiàn)和臨床應(yīng)用，細(xì)菌的耐藥性已成為抗感染治療面臨的一個(gè)嚴(yán)重問題。從小單胞菌中分離到一些新的大環(huán)酰胺類化合物、醌類化合物和萜類化合物，它們對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)和甲氧西林敏感金黃色葡萄球菌(MSS)具有一定的抑制活性?；衔?8是Micromonosporasp.NBRC 110955產(chǎn)的一個(gè)抗生素，能有效抑制金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)，MIC值為13 μg/mL，Daduang等在研究化合物18的合成過程發(fā)現(xiàn)一個(gè)合成途徑中的中間體化合物19，但是化合物19對(duì)金黃色葡萄球菌的MIC值為1.6 μg/mL，遠(yuǎn)低于化合物18，化合物18對(duì)藤黃微球菌、枯草芽胞桿菌、蠟樣芽胞桿菌和糞腸球菌同樣有很強(qiáng)的抑制作用，MIC值在0.2～13 μg/mL之間[19,46]?；衔?0～22對(duì)MRSA都有抑制作用，其中化合物20抑制作用最強(qiáng)，MIC值為1.0 μM，化合物21和22分別為4～8 μg/mL和32～64 μg/mL[21,22]?；衔?8～31對(duì)多種不同病原菌(包括MRSA)都有很強(qiáng)的抑制作用?；衔?8和29對(duì)MRSA的MIC90分別為7.0和1.8 μM，化合物30和31中的3-氨基取代基(R1)顯著增強(qiáng)了利福霉素支架的體外抗菌活性，對(duì)MRSA的MIC90值為0.000 8和0.000 9 μM，對(duì)E.coil、M.tuberculosis的MIC90值在0.000 1～1.8 μM之間[25]。該類化合物具有很好抗菌活性，有望成為新藥開發(fā)的前體化合物。化合物42[29]能抑制MSSA，MICS值為2.5 μM，對(duì)枯草芽孢桿菌的MICS值為9.9 μM，化合物42同時(shí)具有抑制分枝桿菌和紅球菌的活性。Talukdar等[37]發(fā)現(xiàn)具有廣譜抑制活性的化合物2-methylheptylisonicotinate (57)，該化合物對(duì)金黃色葡萄球菌、枯草芽胞桿菌、普通變形桿菌(Proteusvulgaris)、大腸桿菌、銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)和膿腫分枝桿菌(Mycobacteriumabscessus)的MIC值分別為70、40、80、60、60和50 μg/mL?；衔?6[42]對(duì)MRSA有抑制作用，其MIC為40 μg/mL，化合物65對(duì)MRSA的MIC>200 μg/mL?；衔?7[43]對(duì)枯草桿菌和銅綠假單胞菌的最小抑菌濃度分別為0.016 mg/mL和8 mg/mL。

2.2 抗腫瘤活性

天然化合物及其衍生物是抗腫瘤化合物的重要來源之一。具有細(xì)胞毒性的化合物能作用于細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)或者生理過程，從而影響細(xì)胞的生存，在癌癥和腫瘤治療方面有重要的意義。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，小單孢菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物具有比較明顯的抗腫瘤活性。Nie等[24]分離的新大環(huán)酰胺類化合物27顯示較好的細(xì)胞毒活性，對(duì)人腫瘤細(xì)胞系KYSE30、KYSE180和EC109有較好的抗增殖效果，其IC50值分別為15.92、30.77、0.000 20 μM。Mullowney等[26]以小鼠卵巢表面上皮(MOSE)和小鼠輸卵管上皮(MOE)為代表的卵巢癌前體細(xì)胞系，對(duì)化合物32、33、34和56進(jìn)行了選擇性細(xì)胞毒性評(píng)價(jià)，化合物32對(duì)兩種細(xì)胞系的LC50分別為9.80 μM(MOSE)和10.8 μM(MOE)，化合物33和56為非特異性的細(xì)胞毒性，對(duì)多種癌細(xì)胞都有較強(qiáng)的抑制作用，化合物34對(duì)Kuramochi卵巢癌細(xì)胞的LC50為18.6 μM。Pang等[34]對(duì)化合物44～53進(jìn)行了細(xì)胞毒性檢測(cè)，結(jié)果表明化合物44～53對(duì)Sup T1細(xì)胞具有相對(duì)較低的細(xì)胞毒性?；衔?7[28]是1個(gè)帶烯二炔結(jié)構(gòu)的蒽醌類化合物，其對(duì)黑色素瘤(SKMEL-5)、乳腺癌(MDA-MB-231 和SKBR-3)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)(SF-295)和非小細(xì)胞肺癌(NCI-H226)均表現(xiàn)出很高的抑制活性(IC50s=0.26～2.9 μM)，該研究結(jié)果與報(bào)道的烯二炔類化合物具有高細(xì)胞毒性和抗腫瘤活性是一致的。

Nie等[24]從海洋Micromonosporasp.FIM05328代謝產(chǎn)物中分離到有抑制腫瘤細(xì)胞增殖效果的化合物58，該化合物對(duì)人腫瘤細(xì)胞系KYSE30,KYSE180和EC109的IC50值為22.52 μM、83.76 μM和20.56 μM，對(duì)細(xì)菌和真菌沒有抑菌活性?；衔?0[39]對(duì)人胰腺癌(MiaPaca-2)、乳腺癌(MCF-7)和肝細(xì)胞癌(HepG2)具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒活性，IC50值分別為2.70±0.25 μM、1.58±0.12 μM和4.30±0.42 μM。化合物67[43]對(duì)人肺腺癌細(xì)胞株A549具有細(xì)胞毒性，IC50值為46.54 μg/mL?；衔?9[44]在體外試驗(yàn)中對(duì)HCT 15結(jié)腸癌細(xì)胞具有一定的殺傷活性，IC50值為8.28 μg/mL。

2.3 抗HIV活性

艾滋病(HIV)是一種免疫缺陷病，到目前為止仍然無法治愈，能對(duì)HIV病毒起到抑制作用的天然產(chǎn)物為數(shù)不多，僅包括多糖、萜類、生物堿、多肽等化合物中的少數(shù)幾種，和已報(bào)道的成千上萬種天然活性化合物相比是少之又少。最近有研究人員從小單胞菌中就發(fā)現(xiàn)一些能抑制HIV病毒的多肽類化合物，如化合物44和45對(duì)HIV-1的抑制作用較弱，IC50分別為58.0 μM和57.3 μM，而化合物46～53相對(duì)較強(qiáng)，IC50為5.3～22.3 μM[34]。以上研究表明多肽類化合物在抗HIV方面顯示較好的應(yīng)用前景。

2.4 其他生物活性

小單胞菌次級(jí)代謝產(chǎn)物除了具有抗菌活性、抗腫瘤活性和抗HIV活性外，還具有抗寄生蟲活性和抗氧化活性等。研究人員發(fā)現(xiàn)化合物23和24對(duì)布氏錐蟲(Trypanosomabrucei)有明顯的抑制作用，其IC50分別為0.8 μM和6.1 μM[22]?；衔?1[40]具有一定的抗氧化活性(EC50=48.6 μM)。本研究未報(bào)道其它代謝產(chǎn)物的抗寄生蟲和抗氧化等活性，在后續(xù)的研究工作中可以利用發(fā)酵調(diào)控的手段來提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量，從而發(fā)掘其新的生物學(xué)功能。

3 結(jié)論與展望

小單孢菌分布廣泛，從陸地到海洋、從土壤到動(dòng)植物，都有分離到小單孢菌的報(bào)道，通過本文統(tǒng)計(jì)，小單孢菌主要來源海洋(15個(gè))、其次為土壤(2個(gè))，分別占63%和8%(圖8A)。小單孢菌屬也是產(chǎn)新型抗生素和其他活性化合物的重要來源，本論文從小單胞菌屬中分離到79個(gè)次級(jí)代謝產(chǎn)物，新化合物(48個(gè))占化合物總數(shù)的61%。從化學(xué)物結(jié)構(gòu)類型看，大環(huán)內(nèi)酯類相對(duì)較多(22個(gè))，占化合物總數(shù)的28%，其后依次為醌類(11個(gè))、肽類(11個(gè))、生物堿(10個(gè))和大環(huán)酰胺(9個(gè))，分別占化合物總數(shù)的14%、14%、13%和11%(圖8B)。已報(bào)道的化合物中有52個(gè)具有生物活性，具有抑菌活性的最多(31個(gè))，其次是抗腫瘤活性(19個(gè))、抗HIV(10個(gè))等，所占比率依次為67%、24%和13%(圖8C)。以上數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，小單胞菌是挖掘活性天然產(chǎn)物的重要菌源，所產(chǎn)次級(jí)代謝產(chǎn)物化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎、出新率高，生物活性研究具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為尋找新的藥用先導(dǎo)化合物提供了寶貴的資源。

圖8 小單胞菌來源(A)、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)分類(B)和產(chǎn)物活性分類(C)Fig.8 Origin categories(A) of Micromonospora、Structure types(B) and Bioactive categories(C) of Micromonospora natural products

因此在充分利用現(xiàn)有小單胞菌資源的同時(shí)，我們可以從以下3個(gè)方面對(duì)小單胞菌及其次級(jí)代謝產(chǎn)物進(jìn)行更全面的研究：(1)加大對(duì)研究相對(duì)較少的特殊生境小單胞菌的分離篩選，如海洋沉積物、動(dòng)植物內(nèi)生環(huán)境、極熱極冷環(huán)境，以獲得更為豐富的小單胞菌資源，為天然產(chǎn)物的分離和開發(fā)奠定基礎(chǔ)；(2)小單胞菌具有很強(qiáng)的產(chǎn)天然活性產(chǎn)物的潛力，但是在實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)條件下，很多天然產(chǎn)物的基因合成簇表達(dá)率低，甚至沉默。隨著生物信息學(xué)和分子生物學(xué)的深入研究，我們可以對(duì)菌株的基因進(jìn)行深度地挖掘并研究其代謝通路，充分發(fā)揮小單胞菌代謝產(chǎn)物的合成潛力，以盡可能地獲得更多的天然代謝產(chǎn)物；(3)從小單胞菌中分離出來的天然產(chǎn)物，有許多都是結(jié)構(gòu)十分相似的同類物質(zhì)，但活性卻各有不同。因此，可以結(jié)合化學(xué)合成和結(jié)構(gòu)修飾的方法，對(duì)現(xiàn)有天然化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，開展構(gòu)效關(guān)系研究，以從中發(fā)現(xiàn)藥物先導(dǎo)物或者藥物，為人類健康與醫(yī)藥的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。