《深海青霉菌中骨架新颖sorbicillinoids生物碱及抗炎活性研究取得新进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: 熊萍
  • 发布时间:2025-06-06
  • 近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态实验室刘永宏团队在深海来源真菌中抗炎活性次级代谢产物取得重要进展,相关成果“Sorbicillalanines A and B,Two [6,5,6] Hybrid-Sorbicillinoid Alkaloids from Deep-Sea-Derived Penicillium sp. Co-Cultured with SpongeDerived Setosphaeria sp.”发表于Organic letters(有机化学通讯)。中国科学院南海海洋研究所助理研究员庞小艳为第一作者,首都儿科研究所教授郭鹏,中国科学院南海海洋研究所研究员王俊锋、刘永宏为共同通讯作者。

    深海极端环境中的生物需要适应高压、高盐、无光照、低温、低氧及营养匮乏等严酷条件,合成次级代谢产物是其重要的生存策略,因此,深海来源微生物是海洋药物及其先导化合物的重要来源。刘永宏研究团队前期从印度洋深海沉积物来源的Penicillium sp.SCSIO06871中发现了系列新颖sorbicillinoids结构,部分化合物显示抗菌和α-葡萄糖苷酶抑制活性(Bioorganic Chemistry,2021,107: 104600);团队进一步挖掘该菌株代谢sorbicillinoid类化合物潜能,通过与海绵来源毛球腔属真菌SCSIO41009在真菌2号培养基中进行混合培养,发现了2个含哌啶2-酮环的[6,5,6]稠三环新颖骨架的混杂聚合sorbicillinoid生物碱结构。通过波谱学分析、ECD和碳谱计算确定了他们的立体结构。其中,sorbicillalanine A在LPS诱导的小鼠巨噬细胞中具有强抗炎活性,能有效抑制炎介质NO的产生,抑制促炎症因子IL-6、TNF-α、MCP-1的释放和表达,上调抗炎因子IL-4、IL-10和Arg-1的表达,促进M2极化,且可改善LPS诱导的NAD+/NADH比例失衡,同时抑制细胞凋亡通路上细胞凋亡因子Fas、Bax和caspase-3的表达。该研究挖掘深海源真菌次级代谢潜能,提供了新的抗炎先导分子。

    本研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金、广东省自然科学基金区域联合基金-重点项目、广州市重点研发计划项目和广东省海洋经济发展专项基金项目的资助。

    论文信息:Xiaoyan Pang,Xue Ren,Weihao Chen,Bin Yang,Xuefeng Zhou,Xinpeng Tian,Peng Guo,* Junfeng Wang,* Yonghong Liu*,Sorbicillalanines A and B,Two [6,5,6] Hybrid-Sorbicillinoid Alkaloids from Deep-Sea-Derived Penicillium sp. Co-Cultured with Sponge-Derived Setosphaeria sp. Organic letters,2025,doi/10.1021/acs.orglett.5c01609.

    文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.5c01609

  • 原文来源:http://scsio.cas.cn/news/kydt/202506/t20250604_7796108.html
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    • 编译者:熊萍
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    • 近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室(LMB)研究员刘永宏团队在红树林真菌来源次级代谢产物取得重要进展,相关成果发表于Organic Letter(有机化学通讯)和Organic Chemistry Frontiers(有机化学前沿,封面文章)。两篇论文分别报道了来源于一株红树林包围漆斑菌中的杂源甾体新骨架和苯并呋喃类抗生素。 红树林生态系统处于具有高盐、低氧、强紫外辐射和频繁的潮汐特点的海陆潮间带。来源于红树林真菌的次级代谢产物的化学结构新颖,生物活性显著,是先导化合物的重要来源。刘永宏研究团队从湛江红树林底泥中获得一株真菌Striaticonidium cinctum SCSIO 41432。使用真菌2号和PDB培养基对该菌株进行培养发酵,分别获得了杂源甾体新骨架和苯并呋喃类抗生素。 研究团队从S. cinctum SCSIO 41432中发现了三个结构新颖的杂源甾体化合物,striasteroids A?C。通过波谱学分析、X-射线单晶衍射和ECD计算确定了striasteroids的立体结构。Striasteroids A和B是形成了氧杂双环[3.3.1]壬烷桥的具有6/6/6/6/6/5-六环新骨架的聚酮杂源甾体。Striasteroid C是首次报道的腺嘌呤-甾体杂源化合物。Striasteroids A?C对神经氨酸酶具有不同程度的抑制作用,其中striasteroid C的抑制活性最强,IC50 值为 6.15±1.15 μM。构效关系分析表明striasteroid C中C-3位连接的腺嘌呤基团和striasteroid A中CH2-34上的羟基显著增强了它们的神经氨酸酶抑制活性。该研究的杂源甾体为甾体先导化合物的有机合成提供了参考。以上内容发表在期刊Organic Letter上,中国科学院南海海洋研究所的博士后陈春梅和蔡健为论文第一作者,研究员刘永宏与研究员周雪峰为论文通讯作者。 进一步优化发酵条件从红树林底泥来源真菌S. cinctum SCSIO 41432中获得27个结构新颖的苯并呋喃类化合物,涵盖从单体到五聚体的多种聚合形式。首次发现含亚磺酰基/醚桥的苯并呋喃多聚体,其中化合物di-stribenfurans A和B为非对称的C-C键连接的二聚体。抗菌活性实验中,特定类型的单体化合物相对于多聚体展现出更为显著的抗菌效果。其中,stribenfuran U对薯蓣炭疽病菌展现出最强的抗真菌活性,最小抑菌浓度(MIC)值达0.78 μg/mL。通过显微观察证实stribenfuran U可通过破坏菌丝细胞膜结构而产生抑菌作用。本研究不仅拓展了海洋天然产物的化学多样性,更揭示了苯并呋喃类化合物作为抗植物病原菌先导药物的巨大潜力,为开发绿色农用抗生素提供全新候选分子。以上内容以封面文章发表在期刊Organic Chemistry Frontiers上,中国科学院南海海洋研究所的博士后陈春梅和蔡健为论文第一作者,南方医科大学教授陶华明、中国科学院南海海洋研究所研究员刘永宏与研究员周雪峰为论文通讯作者。 以上课题得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金、广东省重点领域研究发展项目、博士后面上项目、国家资助博士后研究人员计划等资助。 论文信息: Chen Chunmei#,Cai Jian#,Yang Chun,Chen Yi,Liu Manli,Fang Wei,Yang Bin,Tao Huaming*,Liu Yonghong*,Zhou Xuefeng*,From monomers to pentamers,diverse antimicrobial benzofuran polyketides from the marine-derived Striaticonidium cinctum,Organic Chemistry Frontiers,2025,12(6):1725?1732. https://doi.org/10.1039/D4QO02409E Chen Chunmei#,Cai Jian#,Yang Chun,Tao Huaming,Tang Lan,Liu Yonghong*,Zhou Xuefeng*,Striasteroids A?C,three hybrid steroids with neuraminidase inhibitory activities from a marine-derived Striaticonidium cinctum,Organic Letters,2025. https://doi.org/10.1021/acs.orglett.5c00901
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-05-04
    • 近日,中国科学院南海海洋研究所张长生团队在海洋微生物天然产物everninomicin的生物合成及工程菌株构建研究中取得新进展,相关成果以“Biosynthesis and Engineered Overproduction of Everninomicins with Promising Activity against Multidrug-Resistant Bacteria”为题,于2022年4月21日在线发表于ACS Synthetic Biology(《ACS合成生物学》)。 靶向细菌核糖体的正糖霉素类天然产物具有特殊的高度修饰的寡糖骨架,与目前商用的核糖体靶向抗生素如大环内酯类、四环素类和氨基糖苷类等抗生素靶点均不同,不易产生交叉耐药,具有进一步开发的潜力。具有八糖骨架的everninomicin D是小单胞菌产生的正糖霉素类天然产物,自上世纪60年代起由美国先灵葆雅公司(Schering-Plough)分离鉴定,该公司通过调研发现其具有良好的抑菌活性。然而everninomicin的生物合成及代谢工程研究一直受限于野生型菌株的产量低下,其生物合成研究及构效关系分析一直进展缓慢。 研究团队以生物活性为导向,发现南海来源的小单胞菌SCSIO 07395(田新朋研究员提供)具有产生微量everninomicin 类化合物的能力。由于该类化合物生物合成步骤较多,结构复杂且代谢关键节点未知,暂时难以开展理性的代谢工程研究,于是采取了直接增加整个生物合成基因簇的拷贝数的方法进行增产。通过活性检测及代谢物分析发现,与野生型菌株相比,工程菌株的everninomicin 类化合物1-4的产量显著提升,同时还产生了野生型不产的新类似物5和6。 将工程菌株发酵分离得到的everninomicin类似物与包括5种氨基糖苷类、3种大环内酯类、3种β-内酰胺类和3种四环素类在内的28种商用抗生素在体外对21株革兰氏阳性菌及7种革兰氏阴性菌进行了系统的活性比较。结果显示everninomicin对葡萄球菌、肠球菌和链球菌活性显著,整体活性优于除thiostrepton和rifamycin外其他抗生素;此外,everninomicins对阴性菌中的鲍曼不动杆菌、霍乱弧菌和溶藻弧菌也具有中等强度的活性。 然后进一步选择了抑菌谱相似的vancomycin、linezolid及avilamycin同化学性质稳定的everninomicin D、E和M进行了半抑制浓度(IC50)的比较。测试结果显示everninomicin D、E和M对葡萄球菌和肠球菌的IC50与vancomycin、linezolid及avilamycin相当;对于链球菌则显示出明显的优势,特别是everninomicin D和M在体外对肺炎链球菌及猪链球菌显示出纳摩尔级水平的抑制作用;此外,everninomicin E对三种革兰氏阴性病原体鲍曼菌、溶藻弧菌和霍乱弧菌活性较为显著。最后,进一步利用基因簇倍增技术构建了everninomicin M的高产菌株,目前最高产量可达98.6 mg/L,为后续动物实验提供了物质基础。 综上所述,本研究从南海来源的野生型小单胞菌出发,针对结构及合成途径均非常复杂的天然产物,克服了野生型菌株遗传操作上的困难,直接通过增加生物合成基因簇的拷贝数达成了初步的产量提升及化学多样化,成功制备出多种具有显著活性的everninomicin类似物,为快速提高微量且复杂的活性天然产物的产量供生物合成及构效关系研究提供了参考案例。 博士后朱梦奕和王利娟为本文共同第一作者,张长生研究员为本文通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金委项目、博士后创新人才支持计划、中国博士后科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省海洋经济发展专项资金项目、王宽诚教育基金项目、海南省重大科技计划项目、广东省培养高层次人才特殊支持计划和广东省重点领域研发计划项目等资助。 相关论文信息:Mengyi Zhu#, Lijuan Wang#, Haibo Zhang, Liping Zhang, Bin Tan, Qi Huang, Yiguang Zhu, and Changsheng Zhang*. Biosynthesis and Engineered Overproduction of Everninomicins with Promising Activity against Multidrug-Resistant Bacteria. ACS Synthetic Biology 2023, DOI: 10.1021/acssynbio.3c00055. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.3c00055