海洋放线菌_药物开发的新兴资源_蔡超靖

海洋放线菌_药物开发的新兴资源_蔡超靖
海洋放线菌_药物开发的新兴资源_蔡超靖

海洋放线菌—药物开发的新兴资源

蔡超靖, 丁彦博, 单越琦, 穆云龙

(华北制药集团新药研究开发有限责任公司 微生物药物国家工程研究中心

河北省工业微生物代谢工程技术研究中心, 石家庄 050015)

摘 要:近些年,海洋放线菌成为新药研发的重要来源,引起人们的关注,本文综述了海洋放线菌在分离方面取得的成绩,并介绍了通过传统筛选方法分离得到的生物活性代谢物,以及在与新化合物相关的基因挖掘和生物合成基因簇的异源表达方面取得的进展。

关键词:海洋放线菌; 活性代谢产物; 基因组学; 异源表达

中图分类号:R978.1 文献标识码:A 文章编号:1001-8751(2012)01-0022-08

Marine Actinomycetes -an Emerging Resource for the Drug Discovery

Cai Chao-Jing , Ding Yan-Bo , Shan Yue-Qi , Mu Yun-Long

(New Drug Research & Development Center of North China Pharmaceutical Group Corporation, National Microbial Medicine Engineering & Research Center, Hebei Industrial Microbial Metabolic Engineering Research Center, Shijiazhuang 050015)

Abstract: As an important resource of the new drugs, more and more attentions were paid on marine actinomycetes recently. This review highlights achievements in the isolation of marine actinomycetes, some examples of bioactive metabolites identi ?ed by traditional screening, and presents new progress in the ?eld of genome mining leading to the discovery of novel compounds and heterologous expression of biosynthetic gene clusters.

Key words :marine actinomycetes ; bioactive secondary metabolites ; genomics ;heterologous expression

收稿日期:2011-11-15

作者简介:蔡超靖,工程师, 研究方向:微生物来源的新药筛选。

放线菌是革兰阳性细菌,能产多种活性化合物,从20世纪50年代,人们开始研究和筛选陆生放线菌,得到许多重要的抗菌药物(两性霉素B ,红霉素,万古霉素),抗癌药物(柔红霉素,博莱霉素,丝裂霉素)和免疫抑制剂(雷帕霉素)。但近几年由于分离和筛选方法的限制,导致发现的化合物重复性高,人们转而开始研究极端生境微生物[1],以期发现新属种与新化合物。目前已经从海洋放线菌中分离到了许多结构新颖并具有多种生物活性的化合物,因此开发海洋放线菌资源,寻找新型活性先导化合物成为

当前的研究热点[2]。1 海洋放线菌及其分离技术

海洋放线菌的分离早在1969年[3]就开始,但由于与陆生放线菌的分离方法没有太大区别,因此未得到新的属种。随着采样和分离、培养方法的改进,许多海洋固有放线菌实现分离培养,海洋环境成为新的放线菌和新天然产物的来源。Fenica 和Jensen [4]从热带太平洋海域发现了包括嗜盐产孢菌属Salinispora (MAR1类群)和海孢菌属Marinispora (MAR2类群)在内的至少13个海洋放线菌

类群,并发现了新骨架次生代谢产物,其中MAR1类群必需依赖海水才能生长,是典型的海洋固有放线菌。据Goodfellow等[5]统计,从2003年至2010年发现了50个海洋来源的放线菌属,而在海洋环境中首次描述的新属有12个:Demequina,Marisediminicola,S a l i n i b a c t e r i u m,E u z e b y a,M i n i i m o n a s,Salinispora,Iamia,Ornithinibacter,Sciscionella,Marinactinospora,Phycicola,Serinicoccus。其中一些属可代谢产生具有生物活性的新化合物,这说明海洋环境是一个巨大的生物资源库,而海洋来源放线菌的多样性也为发现新的化合物提供了可能。

分离技术对于成功培养海洋放线菌是极其重要的,首先培养基是分离培养的关键因素,在培养基中加入特定的碳、氮源可选择性的分离到较多的海洋放线菌[6],在培养基中加入小分子信号化合物可增加可培养海洋放线菌的数量[7],另外使用寡营养培养基并适度延长培养时间,可分离到稀有放线菌[8],本实验室经分离发现腐殖酸-维生素培养基(HVA)在获得多样化菌株方面具有优势,并且可培养的放线菌数量也较多。同时也发现适当的盐度有助于海洋放线菌分离培养,大部分菌株在添加海水(或适量NaCl)的培养基上生长良好。嗜盐孢菌属Salinispora 和海孢菌属Marinospora就是依赖海水生长的两个海洋固有放线菌。其次分离方法也很重要,如过度稀释法[9],噬菌体定向筛选法[10],微囊化法[11],分散差速离心法[12],这些方法都可以显著提高从海洋样本中分离的放线菌数量,其中微囊化法,可分离难培养放线菌并获得大量未知菌,而分散差速离心法可以较好地处理海泥样品从而获得大量放线菌。另外,对样品进行预处理如:紫外辐射,超高频率辐射,极高频率辐射,也有助于使休眠状态的放线菌复苏, Bredholdt[13]自挪威特隆赫姆峡湾450m深处采集的海底沉积物,使用传统分离方法,只分离到链霉菌属和小单孢菌属,而经预处理后再分离可以得到11个不同的属。本实验室经微波(超高频)处理海泥样品,发现随着微波时间适度延长,可获得种类更多样的放线菌,验证了以上理论。总之对样品进行适当的预处理后,采用合适的分离方法和培养基,将提高可培养放线菌的数量与种类。

2 海洋放线菌来源的小分子化合物

最近许多文献报道了从海洋生物中分离的生物活性分子[4-5,14-15],但从Mayer等[15]的数据中发现海洋天然产物中只有少数来自于放线菌,这可能是因为这些年对海洋药物的研究主要集中在海绵,被囊动物,珊瑚,海藻上。事实上,分离自海洋动物的活性化合物可能是由共生菌合成的[16],目前已将研究重点转向分离这种菌并进行可持续培养。现已从海洋放线菌中分离到一些具有生物活性的化合物,见表1。

2.1生物碱类

Salinosporamide A(marizomib,图1)是海洋放线菌次生代谢产物在药物研发方面成功的例子,该化合物是从砂嗜盐产孢菌Salinispora arenicola[17]中分离的生物碱类蛋白酶体抑制剂,它与20S蛋白酶体亚基的催化核心发生不可逆结合,并对其抑制,从而破坏细胞增殖,诱导细胞凋亡,抑制肿瘤和血管新生,具有较强的细胞毒选择活性。Salinosporamide A 由Nereus公司研发,目前正用于治疗晚期恶性实体瘤患者的I期临床试验。

Diazepinomicin(图1)是一种从海洋小单孢菌中分离的新型生物碱类抗生素,它与外周苯并二嗪受体结合,同时阻断RAS/MAP激酶通路[18],诱导细胞凋亡,对癌细胞有显著的抑制作用。目前,Thallion制药公司对其进行早期的临床调查发现Diazepinomicin可用于治疗晚期癌症。

Staurosporine(星型孢菌素,图1)是从海洋链霉菌Streptomyces roseoflavus分离得到的吲哚咔唑类生物碱,具有抗肿瘤、抑制蛋白激酶C、抗血小板凝聚、阻滞细胞周期等多种生物活性[19]。

2.2 聚酮类

A b y s s o m i c i n C(图2)是从海洋疣孢菌Verrucosispora maris分离得到的多环聚酮类化合物,是所发现的第一个天然的氨苯甲酸(PABA)的抑制剂,它通过抑制菌体内PABA的生物合成来抑制嘌呤前体-四氢叶酸的生物合成,从而达到抑菌目的,这是一种针对新抑菌靶点的抗生素。它对耐甲氧西林金葡球菌(MRSA)具有抗菌活性,最新数据显示abyssomicin可用于治疗结核病,因为它对结核杆菌具有强有力的抑制作用[20]。

Saliniketal A和Saliniketal B(图2)是从海洋砂嗜盐产孢菌[21]中分离得到的两个结构新颖的聚酮类化合物,结构与利福霉素相似,可抑制癌细胞增殖,用于防治癌症。

2.3肽类

表1分离自海洋放线菌一些生物活性天然产物

T able 1 Some natural products with biological activity isolated from marine actinomycetes

化合物生物活性分离株

Ammosamides细胞毒活性链霉菌属Streptomyces sp.

Antiprotealide抗肿瘤热带嗜盐产孢菌Salinispora tropica

2-Allyloxyphenol抗细菌,抗氧化链霉菌属Streptomyces sp.

Albidopyrone细胞毒活性链霉菌属Streptomyces sp.

Arenamides抗肿瘤砂嗜盐产孢菌Salinispora arenicola Aureoverticillactam细胞毒活性金黄垂直链霉菌Streptomyces aureoverticillatus Ayamycin抗细菌诺卡氏菌属Nocardia sp.

Carboxamycin 抗细菌, 细胞毒活性链霉菌属Streptomyces sp.

Cyclomarines抗炎链霉菌属Streptomyces sp.,

砂嗜盐产孢菌Salinispora arenicola

Daryamide C抗肿瘤链霉菌属Streptomyces sp.

Dermacozines细胞毒活性,清除自由基活性皮球菌属Dermacoccus sp.

Enterocin抑菌活性海洋链霉菌Streptomyces maritimus

Essramycin抗细菌链霉菌属Streptomyces sp.

γ-Indomycinone抗肿瘤链霉菌属Streptomyces sp.

Indoxamycins细胞毒活性链霉菌属Streptomyces sp.

Lipoxazolidinones抗细菌海孢菌属Marinispora sp.

Lodopyridone细胞毒活性糖单胞菌属Saccharomonospora sp.

Lynamicins 抗细菌海孢菌属Marinispora sp.

Mansouramycins 细胞毒活性链霉菌属Streptomyces sp.

Marinisporolides抗真菌海孢菌属Marinispora sp.

Marinopyrroles 抗细菌, 细胞毒活性链霉菌属Streptomyces sp.

Naseseazines抗肿瘤链霉菌属Streptomyces sp.

Proximicins细胞毒活性疣孢菌属V errucosispora sp.

Resisto? avine抗肿瘤, 抗细菌链霉菌属Streptomyces sp.

Salinamides抗炎链霉菌属Streptomyces sp.

Salinipyrone A抗炎太平洋嗜盐产孢菌Salinispora paci? ca Salinisporamycin 抗细菌砂嗜盐产孢菌Salinispora arenicola

Splenocins抗炎链霉菌属Streptomyces sp.

Streptokordin细胞毒活性链霉菌属Streptomyces sp.

Tartrolon D细胞毒活性链霉菌属Streptomyces sp.

Tirandamycins抗细菌链霉菌属Streptomyces sp.

Violacein抗原虫假单胞菌属Pseudomonas sp.

噻可拉林(Thiocoraline,图3)是环硫代缩酚酸肽类的酶抑制剂,由海洋小单孢菌代谢产生[22]。该化合物具有独特的作用机制,通过抑制DNA聚合酶α,导致细胞周期阻滞和诱导细胞凋亡,具有很强的抑制肿瘤的作用。Thiocoraline 的系列衍生物目前正由PharmaMar制药公司进行临床前实验。

Lucentamycins A-D(图3)是分离自海洋拟诺卡氏菌Nocardiopsis lucentensis的四种新型肽类化合物,其中Lucentamycins A和B显示了比C、D更强的细胞毒活性,可用作抗肿瘤药物。结构显示仅Lucentamycins A和B含有苯环和吲哚环, 这表明芳

香环可能是这类抗肿瘤活性物质的重要官能团[23]。Piperazimycins是从海底链霉菌中得到的环状六元缩肽,具有选择性抗肿瘤活性,尤其对黑色素瘤细胞,中枢神经瘤细胞的毒性较强[24]。

2.4大环内酯类

Marinomycins A-D是由海孢菌Marinispora sp.代谢产生的一系列抗肿瘤抗生素,是新颖的大环内酯类化合物。Marinomycins A(图4)对MRSA有较强的抗菌活性,而且对黑色素瘤细胞株有显著的抑制选择性,MarinomycinB-C(图4)同样具有较强的细胞毒活性和抗菌活性[25]。但这类化合物结构互变很快,增加了对他们进行进一步药用研究的难度。

Sporolide A和Siporolde B(图4)是从海洋固有放线菌热带嗜盐产孢菌Salinispora tropica中分离得到的新颖的11元大环内酯类化合物,其中Sporolide A含有氯元素[26]。Chalcomycin C和Chalcomycin D (图4)也是从海洋链霉菌中分离得到的大环内酯类化合物,抑菌活性较弱,但具有较强的细胞毒活性[27]。分离自海洋灰色链霉菌Streptomyces griseus 的Aplasmomycins A-C(图4)是结构独特的含硼元素的32元内酯化合物[28-29],能抑制包括分支杆菌在内的革兰阳性细菌,另外还具有抗疟原虫活性。Maduralide(图3)是从海洋来源放线菌Actinomycet ales分离到的较罕见的24元大环内酯类化合物,具有较弱的抗菌活性[30]。

海洋放线菌来源的化合物具有结构及生物活性多样的特点,包含了许多新骨架化合物,这与海洋放线菌的多样性,以及海洋生境的特殊性有关。同时发现海洋放线菌来源的活性化合物大多分离自链霉菌属 (见表1)。这反映了海洋链霉菌很有可能象陆生链霉菌一样,更易于培养和诱导合成代谢产物。

3 可持续生产海洋天然产物的基因组学方法

在对海洋放线菌Salinispora tropica基因组序列全面分析的基础上,人们对其生物潜力已全面了解。Udwary等[31]分析了Sal. tropica基因组(包含5.18Mbp碱基),鉴定了17个与代谢物合成有关的基因簇,后来Penn[32]于2009年更新为19个。此外本属的另一个种Salinispora arenicola也完成了全基因

图1海洋放线菌来源的生物碱类化合物

Figure1 Alkaloid compounds from marine actinomycetes

图2海洋放线菌来源的聚酮类化合物

Figure 2Polyketide compounds from marine actinomycetes

组测序,通过对Sal. tropica 和Sal. arenicola 的基因组序列进行比较,发现Sal. arenicola 至少含有30个次生代谢合成反应的基因簇,其中12个在Sal. Tropica 中有旁系同源物,而其他18个为该种所特有。菌株Sal. arenicola 产生星孢菌素(staurosporine )和环肽(cyclomarine ),而菌株Sal. tropica 产生salinosporamide ,sporolide 和 salinilactam ,可见两者代谢产物截然不同,但是这两个菌株16S rRNA 基因序列相似性却超过99%,这说明了16S rRNA 基因序列数据并不是快速鉴别已知化合物的关键指标。同时也说明了放线菌的不同种往往与不同的天然产物相关联,海洋来源放线菌中一些经鉴定为新属种的微生物菌株将成为新天然产物的重要来源。

尽管海洋放线菌生产次生代谢产物的遗传潜力很大,但实际上只有极少数菌株可以在实验室条件下实现其次生代谢产物的生产,考虑到我们对海洋

图3 海洋放线菌来源的肽类化合物

Figure 3 Peptide compounds from marine actinomycetes

放线菌生理机能还不甚了解,近期无法实现其工业化大生产。最直接的方法是将海洋次生代谢产物的基因簇转化到已知工程细菌中进行异源表达,目前已有相当多成功案例。

抗生素生物合成基因簇异源表达成功的例子最早可追溯到1987年,Hopwood 等[33]从天蓝色链霉菌S.coelicolor 克隆了放线紫红素基因簇,并在链霉菌S. parvulus 中实现了异源表达。虽然链霉菌具有较好的可持续生产多种外源代谢产物的能力,但普通的链霉菌由于内部存在大量固有的次生代谢产物的基因簇,干扰外源基因簇的合成路径,造成非目的产物分流和前体消耗。目前已通过构建工程菌,删除其内源干扰路径,作为宿主对来自其他放线菌的外源基因簇进行异源表达,解决了这一难题。其中比较成功的工程菌是一个阿维链霉菌S. avermitilis 的突变株,该菌株中许多内源表达基因簇缺失[34],成为基

图4海洋放线菌来源的大环内酯类化合物

Figure4 Macrolide compounds from marine actinomycetes

因组最小化的工程菌。三种不同的外源基因簇在该工程菌中进行表达,其中两种基因簇表达的化合物产量都高于在原菌株中产量,而第三种基因是在可变启动子控制下,于合成路径中引入调节基因,从而激活放线菌(包括海洋放线菌)中沉默的生物合成基因簇[35],使目的产物实现表达。对于海洋放线菌中较难进行异源表达的沉默基因簇可参照第三种基因的表达方法,从而实现目的产物的异源生产。

海洋放线菌异源表达有了不少成功的案例:海洋来源的小单孢菌Micromonospora sp.ACM2-092和Micromonospora sp.ML1的Thiocoraline基因簇在生物工程菌白色链霉菌S. albus 和变铅青链霉菌S. lividan 中进行异源表达,成功产生了Thiocoraline[36];海洋链霉菌Streptomyces sp. CNQ-525的napyradiomycin生物合成基因簇在工程菌S. albus中异源表达,产生了napyradiomycins系列[37]。

目前虽然一些海洋放线菌的天然产物已实现异源生产,可是也面临一些问题如许多稀有放线菌生长缓慢,通过常规的原生质体转化,种间结合进行基因转移困难, 有待我们进一步研究解决。

4 展望

海洋放线菌具有合成多种化合物的潜力,海洋生物来源的天然产物引起了人们的极大兴趣,现在已有许多抗肿瘤疗效高、毒性低的海洋放线菌天然产物及其结构改造化合物进入临床试验阶段。因此,国家对海洋放线菌研究也很重视,建立了海洋微生物菌种保藏中心。我们实验室也开展了部分海洋放线菌的分离工作,希望可以通过定向筛选获得一部分结构新颖的、有价值的化合物。我们仍需继续构建异源表达的工程菌,并将分子生物学知识与实验相结合,摸索合适的表达条件,使大多数海洋放线菌的天然产物实现异源生产;逐步建立和完善海洋放线菌菌种库,开展稀有放线菌的分离及生物活性研究;并通过建立新的活性筛选模型,不断挖掘化合物的生物活性,为进行海洋放线菌来源的新药研发提供条件。

参 考 文 献

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海洋资源的开发和利用(二)

海洋资源的开发和利用(二) 在教学中,教师首先要使学生明确开发海洋空间资源的深远意义。由于世界人口的迅速增长,使陆地空间越来越拥挤,海洋将成为人类活动的广阔空间;然后让学生了解海洋空间资源分布的范围,所处的环境特点。海洋可利用空间包括海上、海中和海底,具有气象、水文条件复杂,环境恶劣的特点;最后,讲当前人类在海洋空间资源的开发利用上已涉及的领域。海洋空间利用已从传统的交通运输,扩大到生产、通信、电力、储蓄、文化娱乐等诸多方面。 在教学中,教师可结合世界海洋运输的发展历史,讲述人类在海洋运输中经历了由近海向远洋拓展以及交通运输工具的变革过程。特别要指出现代大型船舶的出现和无线电导航、全球定位技术在海洋运输业的应用,大大促进了海洋运输业的发展。接着,教师可利用课本中《世界主要海运路线》图,介绍世界七大海上交通运输线。最后,介绍人们开发利用海洋空间的主要场所——港口的’建设。在讲港口建设时,可引导学生读《鹿特丹港口的土地利用》图,结合荷兰鹿特丹港发展案例,讲清港口建设要有三个条件:①腹地:即港口的服务区域;②配套设施:如码头、装卸设备等;③在港口的规模、服务功能和范围上能够适应经济发展的需要。 在教学中,教师可结合世界围海造陆的三个典型事例①荷兰的围海造陆工程; ②日本、美国、法国、荷兰等国建造的人工岛工程;③澳门的填海造陆工程,说明围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径,但是需要经过充分的科学论证,特别是做好以水利工程为中心的配套建设。同时还要指出,兴建海上城市,工程和费用巨大,需要以强大的国力作基础。 〖引入新课〗 1.读图引入:读课本《未来海洋空间利用示意》图,说明人类开发利用海洋空间资源涉及生产和生活的哪些领域?关于海洋空间资源的开发利用,人类还可以在哪些方面进行探索? 2.录像引入:观看有关海洋空间资源开发利用的科技录像片,回答海洋空间资源包括海洋的哪些部分。人类是怎样利用海洋空间资源的? 3.讲解:海洋空间资源包括海上、海中、海底三个部分。随

海洋药物学标准答案和分数2012年

课程考试标准答案和评分标准 (题目类型是指:填空、选择、判断、名词解释、简答、论述、案例分析等) 一、(判断题) 1、对 2、错 3、对 4、错 5、错 6、错 7、对 8、错 9、对10、对 11、对12、对13、对14、对15、错16、错17、对18、对19、对20、对 二、(填空题) 1、② 2、② 3、② 4、③ 5、① 6、② 7、③ 8、① 9、①10、① 11、②12、①13、②14、③15、②16、①17、③18、③19、②20、② 三、简答 1、河豚毒素河豚 2、海兔毒素3 海兔 3、海兔毒素长尾柱唇海兔 4、呋喃倍半萜海绵 5、石房蛤毒素石房蛤 6、阿糖胞苷抗病毒作用 7、壳聚糖甲壳素 8、三环倍半萜、五元三环、端烯、甲基集中

9、褐藻胶 β-D-甘露糖醛酸和α-L-古罗糖醛酸 10、 四 叙述题 1 海洋生物资源用于海洋药物研究与开发的途径 1、海洋抗癌药物研究 2、海洋心脑血管药物研究 3、海洋抗菌、抗病毒药物研究 4、海洋消化系统药物研究 5、海洋消炎镇痛药物研究 6、海洋泌尿系统药物研究 7、海洋免疫调节作用药物研究 8、其他海洋药物研究 9、海洋功能食品的研究开发 2 分析海人草酸的结构特性,叙述从海藻分离海人草酸的基本原理和过程 酸性氨基酸 H C 2COOH H 2C H 3

依据分子中的极性基团进行分离 3写出前列腺素的分子结构,比较PGE 和PGA 分子结构的差异,叙述从软珊瑚分离前列腺素的过程,简述前列腺素的生物活性作用。 加65%乙醇洗脱55%加乙酸铅得滤液加碱性乙酸铅得滤液通硫化氢脱铅清夜减压浓缩析出黄色粗结晶重结晶 无色针状结晶为海人草酸COOH R 7R 8O R 7R 8O R 7 R 8 O R 7R 8HO O COOH O COOH 13579 10 1113151719 20prostaglandins PEA PGB PGE PGF PGE1 PGE2

海洋药物及海洋功能食品的 研究现状和开发思路

a 第‘—卷第’期 ‘???年–月 东海海洋 D O N G H AI M A R IN E SC I E N CE ??ì1‘—??1’ a????‘??? 文章编号?‘??‘2?????‘???‰?’2??–?2?– 海洋药物及海洋功能食品的 研究现状和开发思路 李东风 ?浙江省微生物研究所?浙江杭州“‘??‘’‰ 摘要?简述国内外海洋药物及功能食品的研究和开发现状?结合我省的具体情况?提出相应的发展规划和科技投入思路" 关键词?海洋药物?海洋功能食品?海洋生物资源?研究开发 中图分类号?°—”?文献标识码?? 海洋是保健药物和功能食品的宝库"海洋中的生物种类繁多?资源极其丰富?而且生物 链基本健全?再生能力强"海洋生物含有丰富的有益于人类健康的蛋白质!不饱和脂肪酸!牛磺酸?微量元素谱系也大大优于陆地生物?是人类健康食品极好的来源"不少海洋生物还有独特的功能?所分泌的代谢物和生物活性物质具有抗癌!抗病毒和抗衰老的作用?是人类的理想药物"因此?采用生物技术对这些资源进行开发利用?将是当今科学研究最具发展前景的领域和各国各地区经济开发的战略重点"现就海洋药物及功能食品的国内外研究及应用作一概述" ‘国外海洋药物及功能食品的研究开发状况 从??年代开始?在高分离技术及生物工程技术进展的推动下?海洋药物及功能食品的研究取得了引人注目的成果"国外在海洋资源的开发中?其研究重点放在海绵!海藻!腔肠动物!软体动物和海洋微生物中"自‘?——年以来?已从海洋生物中分离得到新型生物化合物“???多种?其中许多都具有显著的抗菌!抗病毒!抗癌!止血!抗凝血等药理活性" 111海洋药物 自—?年代以来?国外对海绵的研究最活跃?报道最多"日本仅近两年内就从海绵中提取分离出”?多种新成分?其中有??‘‰阿糖腺苷??òá2???òá2£‰?此药从隐南瓜海绵Cr y p t et hia cr y p t a中提取并正式使用"最近日本制药公司又在原药的基础上进行结构改造? a收稿日期?‘???2‘’2?“ 作者简介?李东风?‘???2‰?女?山东日照人?浙江省微生物研究所助理研究员?‘??’年毕业于杭州大学生物系?学士"现主要从事海洋功能食品和光合细菌的研究"

产淀粉酶海洋放线菌的酶活性测定及发酵条件研究【开题报告】

开题报告 生物科学 产淀粉酶海洋放线菌的酶活性测定及发酵条件研究 一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义 舟山地处长江口南侧,地理位置介于东经121°30′~123°25′,北纬29°32′~31°04′之间,地理环境优越,生物资源丰富。特别是舟山海域潮间带,所谓潮间带,即是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位间的海岸,也就是海水涨至最高时所淹没的地方开始至潮水退到最低时露出水面的范围。由于潮间带的特殊性质使得潮间带微生物环境中生长的放线菌就会具有非常独特的生理生化性质,可能在它们身上发现一些具有特殊作用的代谢产物。 海洋微生物包括海洋细菌、海洋真菌和海洋放线菌等,是一个正在开发的重要生物资源。海洋环境独特,具有高压、高盐、低营养、低温的特点。在这种环境中海洋微生物种类约为陆生微生物的20倍以上,代谢途径不同于陆地微生物,因此,可以产生多种新的物质。目前各国已经从海洋细菌、放线菌、真菌等微生物中分离到多种活性物质,这些活性物质可大致分为:1、抗生素:研究表明海洋微生物及其代谢产物是寻找新抗生素的重要来源。其中海洋放线菌始终是研究和开发的前沿。头孢菌素C、P、N,硫酸小诺霉素就是由海洋放线菌分泌产生并已得到临床应用的抗生素[1]。2、抗肿瘤活性物质:海洋微生物蕴含丰富的结构新颖的抗肿瘤代谢产物,国内外已经从海洋细菌、放线菌、真菌等微生物体内分离到多种抗肿瘤活性物质[2]。3、毒素:海洋生物毒素一直是海洋活性物质研究的焦点之一。目前发现,许多海洋生物毒素的真正来源是海洋中游离的或附生在海洋生物上的海洋微生物所产生。其中研究较多的是河豚毒素(TXX)。4、酶制剂:由海洋微生物生产的酶制剂,在生物技术和工业应用中已担任了重要的角色。其中包括蛋白酶,淀粉酶,热稳定酶等等。 淀粉酶(amylase) 是能够催化淀粉水解转化成葡萄糖、麦芽糖及其它低聚糖的一群酶的总称。它广泛存在于动植物和微生物中。淀粉酶包括α-淀粉酶和β-淀粉酶。α-淀粉酶(EC3.2.1.1)从淀粉糖链内部水解1,4-α-D-葡萄糖苷键,广泛应用于燃料乙醇、淀粉糖浆、传统酿造、食品加工、纺织退浆等行业,是最早实现工业化生产,迄今为止用途最广、产量最大的酶制剂品种之一. 随着社会需求的发展,淀粉酶不仅需要活力

海洋药物 期末重点

1、1967年,美国海洋技术协会在罗德岛大学主办的专题讨论会题为“向海洋要药”,从此,海洋药物研究成为一门新兴学科。 2、海洋药物研究中样品采集方法主要包括潜水采集、拖网采集和机械手深海采集等。 3、海洋药物研究常用有机溶剂中极性最大的是甲醇。 4、海洋微生物是现代海洋天然产物研究的热点,普遍认为海洋环境的特殊是造成海洋微生物次级代谢产物生物活性多样性的原因,海洋环境特殊性包括高压、高盐、低温、低光照等 5、药代动力学研究是海洋药物研究的重要内容,包括吸收、分布、代谢等。 6、结构鉴定是海洋药物研究的重要环节,海洋天然产物结构鉴定的方法包括核磁共振、质谱、圆二色谱等 7、活性筛选是海洋药物研究的关键技术,筛选效率与实验设计直接相关,海洋药物筛选方法包括细胞水平筛选、酶抑制剂筛选、对动物的影响活性。 8、质谱是分析样品在质谱仪中经高温气化,在离子源受到一定能量冲击产生离子,然后经质核比顺序分离并通过检测器表达的图谱,质谱离子源类型包括电子轰击、化学电离、快原子轰击。 9、海洋药物研究中对先导化合物进行绝对构型研究的方法包括Mosher法、X-ray衍射和旋光谱等 10、海洋微生物数量巨大,种类繁多,其代谢产物结构各异、功能不同,因此,海洋微生物药物研究首先需要进行微生物分离,常用微生物分离方法包括稀释分离、划线分离、细胞分离 11、当代海洋天然药物研究的范围主要包括海洋植物、低等无脊椎动物和海洋微生物三大种群。 12、海洋活性物质结构新颖、生物活性强烈,但其含量往往极低,因此,药源问题是制约海洋药物研究与开发的一个关键因素。 13、海洋药物抗菌活性筛选主要包括三个方面,分别为抗细菌药物筛选、抗真菌药物筛选和抗支原体药物筛选。 14、常用海洋真菌培养基包括马丁培养基、察氏培养基、马铃薯—蔗糖培养基和葡萄糖—麦麸—昆布糖海带粉琼脂培养基四种。 15、我国有着悠久的海洋药物应用历史,但通常认为美国是最早开展海洋生物活性物质研究的国家,欧洲是最早开展现代海洋药物研究的地区之一。 16、当目前为止,海洋药物研究取得许多优秀的研究成果,其中膜海鞘素是第一个进入临床试验的抗癌海洋药物;基于海洋天然产物研究并进行结构改造得到的用于治理急性白血病及消化道癌的第一个抗嘧啶药物是阿糖胞苷。 17、我国是海洋大国,是最早利用海洋生物治疗疾病的国家,《尔雅》是目前已知最早记载利用鲍鱼、海藻治疗疾病的古籍;作为我国古代医药典籍的集大成者,《本草纲目》收载记录了1892中药物,其中来源于海洋的有近90种;我国现存最早的官修本草《唐本草》记载了珊瑚入药,认为其具有明目、镇心、止惊等功效。 18、Et-74的研究历史最早可以追溯到1969年,当时,在海洋食品药品论坛上,第一次报道了加勒比海被囊类动物Ecteinacidia turbinate具有较高的抗癌作用。 19、由于海洋药物研究的高风险、高投资,其研究过程中往往会出现多个制药企业合作开发的现象,Yondelis作为首个海洋源性的抗肿瘤生物药物,是由西班牙Zeltia公司和美国强生公司联合研制的。 20、萜类化合物是一类活性高、分布广的海洋天然产物,其中海洋二倍半萜类是当前研究的热点,当前二倍半萜类2/3来自海绵。 21、海洋毒素具有多方面的生物活性和特异选择性,是海洋药物研究的热点成分,其化合物类型较多,其中西加毒素、刺尾鱼毒素及沙海葵毒素是聚醚类化合物。 22、海参是传统的海洋珍品,具有较好的滋补功效,现代药理研究发现其具有抗癌等多种生物活性,进一步的研究发现其主要次生代谢产物为海参皂苷。 23、在2004年12月22日,美国FDA通过了海洋多肽芋螺毒素ziconotide的药物审批,使其成为第一个上市的海洋药物,上市后其商品名为prialt。

海洋药物的现状与进展

海洋药物的现状与进展 齐栓栓 摘要:本文简述海洋药物及其现状以及在疾病中开发应用,介绍海洋药物的优势及已经取得的成就以及对其未来的展望。 关键词:海洋药物研究现状进展 Present situation and development of marine drugs Qishuanshuan Abstract: This paper tells the status and development of marine drugs and its application in diseases of marine drugs, introduces the advantages and what ha s been achieved and thefuture prospects。 Keyword:marine drugs research status progress; 在药物研究的历史上陆地上的动物、植物、微生物及矿物一直是研究就重点,也是新药的主要来源,但随着历史的发展陆上药物已经不能满足人类面临的新疾病的用药,人们转而将目光投向广阔的海洋。地球表面三分之二是水,而地球物种的80%栖息在海洋中。近几十年来,我国海洋药物研究发展迅速,海洋资源丰富,海洋生物的代谢产物不仅结构多样、新颖,并具有较强的生物活性,这为新药研究与开发提供了大量的模式结构和药物前体,因而海洋药物具有很好的发展前景。以下主要介绍了海洋药物的现状、应用及研究展望。 一. 海洋药物的研究现状 1.世界海洋药物研究现状 国外现代海洋药物研究的热潮自20世纪60年代始,70年代,80年代开展了大规模筛选,并发现多种生物活性化合物,90年代则有多个海洋天然产物进入了临床实验。进入21世纪,海洋药物的研究和开发已向产业化发展,21世纪将是人类开发利用海洋生物资源的黄金时代。其中头孢菌素C(cephalosporin C)是最早发现的海洋药物,来源于海洋真菌,目前已发展成系列的头孢类抗菌素,在临床上得到广泛应用。上世纪60年代的抗结核一线药物利福霉素(rifamycin)亦源自海洋细菌。迄今,国际上上市的海洋药物除了上述的头孢菌素和利福霉素外,还有阿糖胞苷、阿糖腺苷、齐考诺肽、曲贝替定、甲磺酸艾日布林、阿特赛曲斯和Ω-3-脂肪酸乙酯等7种。目前,还有10余种针对恶性肿瘤、创伤和神经

海洋放线菌XS904分类鉴定及其发酵液抑菌活性的研究

第39卷 第5期 海 洋 与 湖 沼 Vol.39, No.5 2008年 9月 OCEANOLOGIA ET LIMNOLOGIA SINICA Sep., 2008 * 浙江省自然科学基金资助项目,402038号。杨文鸽,博士,教授,E-mail :yangwenge@https://www.360docs.net/doc/3b5139631.html, 收稿日期: 2007-08-17, 收修改稿日期: 2007-10-25 海洋放线菌XS904分类鉴定及其发酵液 抑菌活性的研究* 杨文鸽1 楼乔明2 徐大伦1 孙爱飞1 潘云娣3 (1. 应用海洋生物技术教育部重点实验室 宁波大学生命科学与生物工程学院 宁波 315211; 2. 中国海洋大学食品科学与工 程学院 青岛 266003; 3. 宁波出入境检验检疫局 宁波 315012) 提要 采用形态观察、培养特征、生理生化鉴定以及16S rDNA 序列分析方法, 对从宁波海域滩涂泥样中筛选到的一株放线菌XS904进行分类鉴定, 同时对XS904菌株发酵液的抑菌活性和抑菌物质的理化性质进行了研究。结果表明, XS904菌株为链霉菌属灰浅红链霉菌(Streptomyces griseorubens )的变种; 经液体培养, XS904菌株发酵液对革兰氏阳性细菌有显著的抑菌活性, 对金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度为0.78%; pH 纸色谱和捷克八溶剂系统纸层析结果显示发酵液中的抑菌活性物质为一类中等极性的碱性抗生素, 易溶于三氯甲烷, 对温度较敏感, 在酸性和中性条件下稳定。 关键词 海洋放线菌, XS904, 分类鉴定, 发酵液, 抑菌活性 中图分类号 Q93 放线菌是抗生素等制药工业最重要的微生物资源之一。自Waksman(1943)从灰色链霉菌提取出链霉素以来, 在放线菌中已发现和分离到4000多种抗生素, 如链霉素、土霉素、卡那霉素、井冈霉素等已广泛应用于临床治疗和农业生产。当前开发研究陆栖放线菌已相当深入, 从陆栖放线菌发现新的活性物质的几率正逐渐下降, 因此从海洋微生物资源中寻找新型微生物药物成为研究的必然趋势(Adinarayana et al , 2007; Janos, 2005; Maskey et al , 2004)。据不完全统计, 自20世纪70年代东京微生物化学研究所从海洋放线菌Chainia sp.分离到抗生素SS-228Y 以来, 从海洋放线菌中发现结构新颖具有强生理活性的物质已达100多个, 其中90%以上产生于放线菌中的链霉菌属(林永成等, 2003)。源于链霉菌的新生理活性物质不断被发现, 新链霉菌的分离、鉴定和活性物质的筛选已成为微生物来源新药筛选工作的重要课题(Muramatsu et al , 2004; 徐平等, 2005)。 本实验室从宁波海域滩涂泥样中筛选到一株海洋放线菌XS904, 经多次传代培养证实该菌株具有稳定的生理特性。本文作者在形态观察、生理生化特征 试验以及16S rDNA 序列相似性比较的基础上对XS904菌株进行分类鉴定, 同时对该菌株发酵液的抑菌活性进行研究, 旨为海洋放线菌的开发利用提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 菌株XS904 分离自宁波象山港海域滩涂海泥中。 1.1.2 供试菌 青霉(Penicillium sp.), 根霉(Rhizopus sp.), 曲霉(Aspergillus niger ), 啤酒酵母(Saccharomyces carlsbergensis ), 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ), 枯草杆菌(Bacillus subtilis ), 大肠杆菌(Escherichia coli )。以上供试菌均由本院微生物实验室提供。 1.1.3 培养基 ① 改良高氏一号培养基:可溶性淀粉20g, KNO 3 1g, NaCl 0.5g, K 2HPO 4 0.5g, MgSO 4 0.5g, FeSO 4 0.01g, 琼脂15—20g, 海水晶30g, 蒸馏水1000ml, pH7.2—7.4, 121℃灭菌20min 。② 黄豆粉培养基:可溶性淀粉20g, 黄豆粉15g, 葡萄糖5g, 酵

海洋放线菌_药物开发的新兴资源_蔡超靖

海洋放线菌—药物开发的新兴资源 蔡超靖, 丁彦博, 单越琦, 穆云龙 (华北制药集团新药研究开发有限责任公司 微生物药物国家工程研究中心 河北省工业微生物代谢工程技术研究中心, 石家庄 050015) 摘 要:近些年,海洋放线菌成为新药研发的重要来源,引起人们的关注,本文综述了海洋放线菌在分离方面取得的成绩,并介绍了通过传统筛选方法分离得到的生物活性代谢物,以及在与新化合物相关的基因挖掘和生物合成基因簇的异源表达方面取得的进展。 关键词:海洋放线菌; 活性代谢产物; 基因组学; 异源表达 中图分类号:R978.1 文献标识码:A 文章编号:1001-8751(2012)01-0022-08 Marine Actinomycetes -an Emerging Resource for the Drug Discovery Cai Chao-Jing , Ding Yan-Bo , Shan Yue-Qi , Mu Yun-Long (New Drug Research & Development Center of North China Pharmaceutical Group Corporation, National Microbial Medicine Engineering & Research Center, Hebei Industrial Microbial Metabolic Engineering Research Center, Shijiazhuang 050015) Abstract: As an important resource of the new drugs, more and more attentions were paid on marine actinomycetes recently. This review highlights achievements in the isolation of marine actinomycetes, some examples of bioactive metabolites identi ?ed by traditional screening, and presents new progress in the ?eld of genome mining leading to the discovery of novel compounds and heterologous expression of biosynthetic gene clusters. Key words :marine actinomycetes ; bioactive secondary metabolites ; genomics ;heterologous expression 收稿日期:2011-11-15 作者简介:蔡超靖,工程师, 研究方向:微生物来源的新药筛选。 放线菌是革兰阳性细菌,能产多种活性化合物,从20世纪50年代,人们开始研究和筛选陆生放线菌,得到许多重要的抗菌药物(两性霉素B ,红霉素,万古霉素),抗癌药物(柔红霉素,博莱霉素,丝裂霉素)和免疫抑制剂(雷帕霉素)。但近几年由于分离和筛选方法的限制,导致发现的化合物重复性高,人们转而开始研究极端生境微生物[1],以期发现新属种与新化合物。目前已经从海洋放线菌中分离到了许多结构新颖并具有多种生物活性的化合物,因此开发海洋放线菌资源,寻找新型活性先导化合物成为 当前的研究热点[2]。1 海洋放线菌及其分离技术 海洋放线菌的分离早在1969年[3]就开始,但由于与陆生放线菌的分离方法没有太大区别,因此未得到新的属种。随着采样和分离、培养方法的改进,许多海洋固有放线菌实现分离培养,海洋环境成为新的放线菌和新天然产物的来源。Fenica 和Jensen [4]从热带太平洋海域发现了包括嗜盐产孢菌属Salinispora (MAR1类群)和海孢菌属Marinispora (MAR2类群)在内的至少13个海洋放线菌

海洋资源的开发和利用一教案

海洋资源的开发和利用(一) 教学目标 1.了解海洋资源的类型和特征,以及各类海洋资源的 开发利用。 2.了解世界海洋渔业资源的分布和海洋渔业生产状况;了解世界海洋油气资源的开发过程。 3.了解在海洋资源的开发利用过程中,可能出现的 问题以及应采取的措施。树立人类对海洋资源的合理利 用和保护的观点。 教学建议 关于海洋油、气开发的教学建议 在教学中,教师可首先向学生介绍海洋油、气资源 的勘探和开发过程。教师利用课本插图《海上钻井平台》,从海洋油、气资源的勘探、开采、运输、对生产设备和 技术的要求、对工作人员素质的要求等方面进行讲述。 这里,也可以将海洋油气资源的生产与陆地油气资源的 生产过程做一个对比,突出海底石油和天然气勘探、开 采的高投资、高技术难度、高风险的特点。最后,向学 生介绍我国在海底石油和天然气勘探、开采过程中,采 取的国际合作和工程招标方式。 关于海洋渔业生产的教学建议

在教学中,教师可引导学生读《大陆架剖面示意》图,了解大陆架海域的范围和自然条件,讲解海洋渔业资源 主要集中在沿海大陆架海域的原因。在讲解渔场形成原 因时,可结合已学过的有关洋流的知识进行分析,为什 么有寒暖流交汇的地方或有冷海水上泛的地方会形成大 渔场。接下来,教师可引导学生读《世界主要渔业地区的分布》图,并说明在温带海区由于饵料丰富,世界大渔场多在温带海区,使很多温带的沿海国家成为世界的主要 渔业国。如中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家, 对国民的食品结构影响很大。特别是日本可耕地有限, 人口密度又大,海洋食品占有很大比重,如日本人喜欢 吃的生鱼片、寿司等。如有条件,可向学生播放有关日 本饮食文化的录像。 关于海洋资源类型的教学建 在教学中,教师可搜集一些有关陆地自然资源和能 源短缺或枯竭的具体事例,向学生进行介绍,使之认识 到海洋资源开发利用的意义和必要性。然后,让学生说 出所知道的海洋资源的种类。在此基础上,教师归纳出 目前人类开发利用的海洋资源的种类。接下来,对海水 资源(包括海洋化学资源、水资源)、海洋生物资源、海洋矿产资源、海洋能源资源的特点和利用潜力进行讲述。 教学设计示例

海洋药物筛选技术

海洋药物大规模筛选系统中的生物技术 摘要:随着医药水平的发展,人们对药物的需求越来越高,开发海洋药物资源已经是药物开发的一个趋势。其中海洋药物筛选是研究和开发海洋药物的重要一步。现代的药物筛选模式主要是建立在分子和细胞水平上的高通量筛选模式,主要有生物芯片技术和基因打靶技术等。生物芯片技术是将大量的生物大分子样品制成探针,以预先设计的方式有序地、高密度地排列在玻璃片或纤维膜等载体上,然后与已标记的待测生物样品靶分子杂交,通过检测杂交信号实现对样品的检测。基因打靶技术包括能去除目的基因的基因敲除技术,以及将目的基因定点整合到基因组特定位点的基因导入技术,即对一些模式动物的染色体进行操作, 在其染色体中删除或导人疾病相关基因, 使动物表现相关疾病的症状, 使其更接近于临床疾病的表型, 因而更适合于新药的筛选工作。 关键词:海洋药物筛选生物芯片基因敲除基因导入 海洋药物是海洋生物资源中一种重要的资源。经历近半个世纪的探索和发展,海洋药物研究已经积累了许多丰富的研究资料,特别是近年来生物技术的迅猛发展,为海洋药物开发提供了新的研究方法、研究思路和发展方向。现代的化学研究方法与多种生物技术越来越紧密地结合,已成为当今海洋药物研究发展的主流,并成为今后数十年海洋药物研究的主要趋势。 筛选是研究和开发海洋生物活性物质的重要一步。传统的药物筛选模型有整体动物筛选模型和组织器官筛选模型,即以动物或动物组织器官作为药物筛选的观察对象,以动物或动物组织器官对药物的反应,证明某些物质的药理作用,评价其药用价值。这两种筛选方法准确率相对较高,但是对样品的要求量较多,工作量大,筛选效率较低,成本相对过高。近年来随着生物芯片技术以及转基因技术的快速发展,建立在分子和细胞水平上的高通量筛选技术已日趋成熟。该方法样品用量少,筛选费用低廉,结合计算机技术可提高工作效率,实现自动化大规模筛选。欧美一些发达国家已将该种筛选方法作为常规的新药筛选途径。[1] 1 生物芯片技术 1.1 生物芯片概述 生物芯片(biochip)是将大量的生物大分子,如核苷酸片段、多肽分子、组织切片和细胞等生物样品制成探针,以预先设计的方式有序地、高密度地排列在玻璃片或纤维膜等载体上,构成二维分子阵列,然后与已标记的待测生物样品靶分子杂交,通过检测杂交信号实现对样品的检测,因此该技术一次能检测大量的目标分子,从而实现了快速、高效、大规模、高通量、高度并行性的技术要

海洋放线菌代谢产物蒽环类化合物研究进展

药物生物技术 Pharmaceutical Biotechnology2011,18(6):559 562 海洋放线菌代谢产物蒽环类化合物研究进展 马毅敏,陆园园,邢莹莹,奚涛* (中国药科大学生命科学与技术学院,江苏、南京210009) 摘要海洋放线菌代谢产物是抗肿瘤活性物质的重要来源。近年来,从海洋放线菌中分离到很多新化合物,其中许多结构新颖的蒽环类代谢产物具有良好的抗菌抗肿瘤活性。文章对近年来从海洋放线菌中分离得到的蒽环类代谢产物进行了归纳,并展望今后海洋天然产物的发展方向。 关键词海洋放线菌;蒽环类化合物;抗生素;抗肿瘤活性 中图分类号Q514.3文献标志码A文章编号1005-8915(2011)06-0559-04 海洋放线菌作为海洋微生物中一个重要的类别,被认为是生物活性代谢产物的重要的来源。据报道大约有23000个具有生物活性的次级代谢产物由微生物产生,其中超过10000个化合物由放线菌产生,即所有微生物来源的活性代谢产物,45%来自于放线菌。根据不完全统计,在21世纪分离自海洋放线菌的新型化合物的数量是上个世纪的两倍还要多。跟陆生放线菌一样,海洋放线菌也将成为医药产业的另一个重要的微生物来源。 微生物代谢产物是最重要的肿瘤化学治疗药物[1],它们最早出现在1940年,海洋放线菌中,大部分的化合物由链霉菌属产生,其中许多次级代谢产物都是有效的抗生素。备受关注的抗生素有:放线菌素D,多柔比星、柔红霉素、丝裂霉素、博莱霉素和平阳霉素、烯二炔类抗生素力达霉素等。其中多柔比星,柔红霉素等蒽环类抗生素是最有效的抗肿瘤化合物,比其他的化学治疗药物能够更有效的治疗各种癌症[2]。它们被用于治疗多种癌症,包括白血病,淋巴瘤,乳腺癌,子宫癌,卵巢癌以及肺癌[3]。 1海洋放线菌来源的蒽环类化合物 蒽环类化合物都拥有醌类的骨架,由芳香环状结构组成的刚性平面再通过一个氧-糖苷键连接一个氨基糖[4]。蒽环类化合物是通过插入DNA双链,形成复合物来抑制DNA或者RNA的形成。它们也能通过拓扑异构酶Ⅱ触发DNA的降解,最终引起细胞凋亡。它们的不良反应是呕吐和具有心脏毒性,心脏毒性会部分限制这类化合物的效用。 第一个被成功发现的蒽环类抗生素是1966年的柔红霉素,由海洋放线菌Streptomyces peucetius中分离得到。阿霉素在1967年被发现。在柔红霉素和阿霉素之后,一系列半合成的化合物(如伊达比星和表柔比星)诞生了并且进入了临床应用。表柔比星在1999年通过FDA认证,在化学治疗过程中要优选于多柔比星,因为它表现出更少的副作用。表柔比星的糖的4位碳上有一个独特的空间取向,这可能决定了它快速的功效及较少的毒性。表柔比星最早用于乳腺癌,卵巢癌,胃癌,肺癌和淋巴癌。戊柔比星是多柔比星的半合成类似物,在1999年作为化学治疗药物,用于治疗膀胱癌。 近年来许多蒽环类化合物及蒽醌类物质展现出很好的生物学活性,如抗真菌活性,抗病毒活性,抗肿瘤活性以及抑制蛋白质合成的活性。很多新型的蒽环类抗生素及醌类物质成功的从海洋放线菌中分离出来,见表1。 Lomaiviticins A和Lomaiviticins B分离自一株嗜盐放线菌(LL371366)[5]。这两个化合物都被证明具有较强的DNA损伤活性,而且Lomaiviticins A能够裂解双链DNA,对许多肿瘤细胞株具有细胞毒活性。这两个化合物对金黄色葡萄球菌和屎肠球菌表现出了有效的抗菌活性。 Komodoquinone A及Komodoquinone B分离自链霉菌Streptomyces sp.KS3,其中Komodoquinone B是Komodoqui-none A的苷元[6]。Komodoquinone A是一个特有的蒽环类抗生素,其结构中有一个未知的氨基糖连接在4位碳上,而不是连在我们普遍知道的蒽环类抗生素的7位碳上[7]。研究发现Komodoquinone A在浓度为1μg/mL时,能够诱导成神经瘤细胞(Neuro-2a)分化。以Komodoquinone A治疗癌症时,能在G1期就阻止Neuro-2a细胞分裂,这些数据表明连在4位碳上的氨基糖对于Komodoquinone A在神经细胞中的作用十分重要[8]。 955 收稿日期:2011-03-28修回日期:2011-05-06 基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(No.81001395)。 作者简介:马毅敏(1985-),女,汉,江苏南通人,硕士研究生,主要从事海洋放线菌代谢产物研究。E-mail:zdj123727@https://www.360docs.net/doc/3b5139631.html,。*通讯作者:奚涛,男,中国药科大学,教授,博士生导师。Email:xi_tao18@https://www.360docs.net/doc/3b5139631.html,。

海洋资源的开发和利用(一)

海洋资源的开发和利用(一) 2.了解世界海洋渔业资源的分布和海洋渔业生产状况;了解世界海洋油气资源的开发过程。 3.了解在海洋资源的开发利用过程中,可能出现的问题以及应采取的措施。树立人类对海洋资源的合理利用和保护的观点。 在教学中,教师可首先向学生介绍海洋油、气资源的勘探和开发过程。教师利用课本插图《海上钻井平台》,从海洋油、气资源的勘探、开采、运输、对生产设备和技术的要求、对工作人员素质的要求等方面进行讲述。这里,也可以将海洋油气资源的生产与陆地油气资源的生产过程做一个对比,突出海底石油和天然气勘探、开采的高投资、高技术难度、高风险的特点。最后,向学生介绍我国在海底石油和天然气勘探、开采过程中,采取的国际合作和工程招标方式。 在教学中,教师可引导学生读《大陆架剖面示意》图,了解大陆架海域的范围和自然条件,讲解海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域的原因。在讲解渔场形成原因时,可结合已学过的有关洋流的知识进行分析,为什么有寒暖流交汇的地方或有冷海水上泛的地方会形成大渔场。接下来,教师可引导学生读《世界主要渔业地区的分布》图,并说明在温带海区由于饵料丰富,世界大渔场多在温带海区,使很多温带的沿海国家成为世界的主要渔业国。如中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家,对国民的食品结构影响很大。特别是日本可耕地有限,人口密度又大,海洋食品占有很大比重,如日本人喜欢吃的生鱼片、寿司等。如有条件,可向学生播放有关日本饮食文化的录像。 在教学中,教师可搜集一些有关陆地自然资源和能源短缺或枯竭的具体事例,向学生进行介绍,使之认识到海洋资源开发利用的意义和必要性。然后,让学生说出所知道的海洋资源的种类。在此基础上,教师归纳出目前人类开发利用的海洋资源的种类。接下来,对海水资源(包括海洋化学资源、水资源)、海洋生物资源、海洋矿产资源、海洋能源资源的特点和利用潜力进行讲述。

放线菌资料

放线菌资料的总结 放线菌资料的总结 放线菌的形态比细菌复杂些,但仍属于单细胞。在显微镜下,放线菌呈分枝丝状,我们把这些细丝一样的结构叫做菌丝,菌丝直径与细菌相似,小于1微米。菌丝细胞的结构与细菌基本相同。 根据菌丝形态和功能的不同,放线菌菌丝可分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。链霉菌属是放线菌中种类最多、分布最广、形态特征最典型的类群,其形态如下图所示。 下图:链霉菌的一般形态和构造(模式图) 正文: 放线菌是怎么生长的,需要什么条件,我指的不是培养基,而是在植物体内。植物内生放线菌在植物的韧皮部、木质部和韧皮部之间的缝隙有生长,分离植物的内生菌通常在这两个部位可以分离到。主要是靠植物组织提供营养,有很多内生菌能够分解纤维素作为炭源,无机盐和氮源可以由植物组织中的无机盐和含氮物质获得,他们在植物中生长很缓慢。 通常来说,植物或者植物的组织器官的生长时间越长内生菌的种类和数量越多,你如果要分离可以选择树龄在百年以上的树。 植物器官粉末中会有放线菌存在吗?干燥的,经辐射灭菌后的粉末会把放线菌杀死吗?适宜的条件还会长出菌吗? 辐射灭菌和50-60度的干燥都不能杀死所有的放线菌。 另外植物当中不只有放线菌,植物的内生菌大多数是真菌,有的内生真菌产生孢子能够抵御不良环境,生存能力很强。 如果你是做植物组织化学可以采用高温处理,杀死植物当中的微生物,再分析植物组织的成分。如果你要的成分不能高温处理,可以用容易挥发的消毒剂处理植物样品,杀死微生物然后,在无菌环境下使消毒剂挥发。建议你采用75%乙醇。如何分离内生菌?

目前内生菌的分离主要还是表面消毒,建议你最好不要把植物组织研磨成粉末。可以将组织用75%乙醇表面消毒,在无菌室中的超净台中将植物组织吹干,用消毒的手术刀,把植物组织切割成0.5*1cm的小块。直接把组织块接入培养基,同时将组织小块在空培养基中滚动,然后取出,作为对照平板。如果对照平板有菌长出,说明消毒不彻底,如果对照平板无菌生长,说明消毒彻底。(将菌回接以后菌能够在植物中生长,不能准确说明该菌就一定是内生菌。只是有一些人的推测,并不具有权威性。而且对于大多数植物回接不实际。) 请问在用金标法检测霍乱弧菌的时候,怎么样才能确定细菌的浓度已经达到最低检测限1000000/ml? 1.梯度稀释,平板培养,计算单菌落数 2.分光光度计测定光密度,制定标准曲线;测定某一光密度下的菌体浓度 3.比浊 荧光染色技术最准确 稀释---甲醛固定(可放置起来,以后一起分析)---过滤到核孔滤膜0.22---丫叮橙染色--荧光显微镜检测计数--或者数码相机照相---相关软件分析,可快速大量计数 缺点是所有细菌--不分死活 另外还有一种专门检测活菌数的荧光计数 我手头上的一株放线菌因暂不应用而予以保存(砂土管、液体石蜡),历时半年,现给以复活,所得菌落皆呈衰败样。试问各位高人,如何补救? 关键不知道你的放线菌是不是真的退化了,放线菌的退化表现主要有:在斜面上多次传代后产生“光秃”现象等,从而造成生产上用孢子接种的困难;还有菌种的代谢活动,代谢产物的生产能力或其对寄主的寄生能力明显下降。 如果是真的退化了,可以对其进行复壮。具体的菌种的复壮措施如下:纯种分离采用平板划线分离法、稀释平板法或涂布法均可。把仍保持原有典型优良性状的单细胞分离出来,经扩大培养恢复原菌株的典型优良性状,若能进行性能测定则更好。还可用显微镜操纵器将生长良好的单细胞或单孢子分离出来,经培养恢复原菌株性状。复壮好的菌株可以继续保存。 还有一种可能会不会是培养基和培养条件的问题,如果培养基中缺少某中元素,

我国海洋药物研究存在的问题

?有关专家认为,尽管中国海洋生命活性物质和海洋药物的研究开发已经取得了令人鼓舞的成绩,但是仍存在许多问题,诸如:一、发现的药用海洋生物品种十分有限。大部分来自沿海或近海,与中国庞大的海洋资源总量相比很不相称,特别是微生物、浮游生物的开发偏少;一类海洋新药十分罕见,这与中国新药开发的总体水平一致,创新有待加强;仅仅在剂型上的改进已远远不能满足今后的自身发展与国际竞争需要。 ?二、要注意我国海洋知识产权的保护。我国已加人世界贸易组织, 强化“海洋知识产权意识”尤为必要。这一意识有两方面的涵义:1、由于全球气候的变化和环境污染的日益加重, 许多海洋生物在人类还未来得及跟它们见面、起名或编号之前就悄悄地灭绝了。人类目前能做的就是加紧这方面的科学研究, 对海洋生物进行较广泛的生物学和化学研究, 尽快获取其对人类有某些意义如药用价值的内在信息, 并使其早日为人类的生存和发展服务。 ?2、欧美和日本等发达国家在海洋天然产物研究方面极为活跃例如, 能基本反映天然产物研究动态的国际学术刊物《Journal of nature products》近年刊登的海洋天然产物的研究论文成倍地增加。而且有的抢先对我国海域内海洋生物中的宝贵物质提出专利申请而受到国外知识产权的保护。我国是海洋大国, 国家在这方面已经给予了高度的重视,但从总体上讲, 我国对海洋生物资源的研究与利用仍显落后, 以上情况的出现无疑对人口最多、药品食品需求量最大的中国来说是极为不利的。 3、是海洋生物医药的知识产权保护严重滞后。创新是医药产业发展的关键,目前我国海洋生物医药企业的创新成果还没有得到完善的知识产权保护。由于缺乏有关保护意识,一些学者急于在国外发表有关科研学术论文,导致关键性技术泄露,使我国的海洋生物医药生产处于被动地位,丧失主导权。 ?由于我国国力有限,对新药研发资金投入不足,国内大部分生物医药都是模仿而来,这将潜伏着巨大的危机. 据统计,我国药品(化学药品) 生产97 %以上是仿制品.足见我国创制一类新药的能力太弱. 仿制保护期内的专利药品不能出口,只能内销.加入WTO 后,欧美国家来我国申请专利越来越多,因此我们必须承认其国家专利,而目前大量仿制的药物可能会引发大量的诉讼. 国外大型制药企业早已虎视眈眈,瞄准国内最大的企业下手,如果败诉,则损失惨重. 有的药业投资仿制外国新药,产品还没上市就被列为起诉的“黑名单”,一些产品可能会遇到产权纠纷的问题.??三、开展海洋药物或活性天然产物来源研究,改变海洋药物开发利用过度对天然资源的依赖, 以保证海洋药物开发利用的可持续发展, 避免一旦海洋开发利用对象由于过度采集导致资源枯褐所造成的毁灭性后果。为此, 必要加强以下几方面研究: ?①海洋农牧化研究。对于只能从海洋生物资源中提取的海洋药物, 若该海洋生物不能大规模批量重复采集, 则要研究其规模养殖的技术, 尽快使其农牧化, 从而保证原料的来源。②“替代来源”的研究。新分布研究有些海洋活性物质可能在近缘生物中也有分布, 且含量较高。开展这方面的研究有望拓宽海洋药物的来源。新生物技术途径研究有些海洋药物如蛋白质、多肤可以考虑用基因工程的方法解决其来源问题。结构较为复杂的其他类型海洋活性物质的来源也可采用其他现代生物技术如组织培养和细胞工程来解决。少数生物学研究较为深人的海洋生物还可通过转基因技术扩大其生物材料来源、提高活性物质的生物合成量。③可合成性研究。结构简单的普鲁卡因原来是从结构复杂的古柯碱优化而来的。许多海洋药物结构较为复杂, 若天然资源和生物技术无法保证其可持续性, 则可考虑在保证和提高生物

海洋药物名词解释

Jung, W. K., & Kim, S. K. (2009). Isolation and characterization of an anticoagulant oligopeptide from blue mussel, Mytilus edulis. Food Chemistry, 117, 687–692. 华农大:《海洋生物制药》复习资料 《海洋生物制药》复习题型资料 一、名词解释: 1.海洋生物制药:系指应用海洋药源生物具有明确药理作用的活性物质,按制药工程进行系统研究,研制成为海洋药物的制药工程。是药物学的分支学科,它标志着医药学与海洋学交叉形成的一门新兴学科。 2.海洋生物新药的中试生产:即中间放大试验,就是依据实验室研究的制备方法,采用尽可能与常规生产近似的设备和工艺路线进行的小批量生产实验。它是新产品研究过程中评价实验室处方与制备方法是否适合工业化生产的重要环节。 3.药物动力学:也称药代动力学或药物代谢动力学,研究药物在体内的量变过程的规律,采用数学方法定量地研究药在体内的吸收、分布、代谢和排泄消除的量变特征,特别是研究药物在体内房室中的量变规律。 5.药物动力学模型:为了描述一个复杂的体内过程,需要对药物的体内动态变化进行模拟假设,赋予一定模型,并以数学形式来表示,以简单的数学方程式反映出浓度与时间的关系,即用数学模型来拟合药物的吸分布和消除过程。主要有房室模型、生理模型。 7.药物非临床研究质量管理规范(GLP):是规范药品非临床研究中实验设计、操作、记录、报告、监督等一系列行为和实验室条件的管理规定,是国际上通行的对药品(人用、动物用)、工业化学品、杀虫剂、食品添加剂、化妆品等进行安全性评价的法规。 二、选择/填空:

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