基于代谢组学的海洋徽生物隐蔽天然产物研究

发布时间：2025-08-12 16:44

　　微生物次级代谢产物一直都是新型药物先导化合物的宝贵资源库。然而,常规的天然产物分离研究目前已面临两个日益严峻的难题:第一个问题是常规培养条件下次级代谢生物合成基因簇的沉默现象阻碍了对这一资源库的高效挖掘,第二个问题是已知化合物的重复分离现象在微生物次级代谢产物分离过程中日益普遍,已造成了大量实验精力与资源的双重浪费。本文采用重金属胁迫与微生物共培养两条技术路线来诱导海底热液口微生物次级代谢沉默基因簇的表达,并结合代谢组学策略快速定位及分析激活沉默基因簇后新产生的次级代谢产物,实现了微生物常规培养条件下隐蔽的活性天然产物的高效筛选与对这些隐蔽天然产物化学生态学功能的初步探讨。主要研究内容及结果如下:1)综合重金属胁迫培养体系和代谢组学分析方法设计了一个海底热液口放线菌隐蔽抗生素发现策略,通过应用这一抗生素发现策略,我们快速从一株热液口放线菌Streptomyces sp.WU20的镍胁迫发酵液中分离得到一个菌株常规条件下不合成的的新抗生素1。抑菌活性测试显示这一带特殊环丙烷边链结构的胁迫产物具有良好的抗枯草芽孢杆菌活性。2)新设计了一个菌种间物理分隔但是互相可以进行化学物质交换的多菌种跨膜...

【文章页数】：197 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 微生物沉默基因簇激活方法的研究进展
        1.2.1 改变微生物培养条件、实施生长胁迫及添加外源诱导因子
        1.2.2 基于菌种间交流的菌株共培养方法
        1.2.3 基于基因组信息学的基因调控方法
    1.3 微生物天然产物领域的代谢组学策略应用研究进展
        1.3.1 微生物次级代谢代谢组学分析平台的建立
        1.3.2 代谢组学策略中代谢物的检测、分析及鉴定
    1.4 研究目的、内容和意义
2 金属离子胁迫下热液口放线菌隐蔽抗生素的发现
    2.1 引言
    2.2 实验仪器、材料和实验方法
    2.3 金属离子胁迫下热液口放线菌隐蔽抗生素发现平台的设计
    2.4 实验结果
        2.4.1 菌株金属胁迫培养组的活性导向筛选
        2.4.2 次级代谢产物HPLC分析和多变量数据分析
        2.4.3 基于NMR和MS的目标化合物结构预测
        2.4.4 目标化合物的追踪分离、结构确证和活性测定
    2.5 讨论
    2.6 本章小结
3 菌种间跨膜化学交流应用于热液口微生物隐蔽抗生素的发现
    3.1 引言
    3.2 实验仪器、材料和实验方法
    3.3 微生物跨膜共培装置的设计与预试验
        3.3.1 多菌种跨膜共培装置的设计
        3.3.2 跨膜共培装置的预试验结果
    3.4 菌种间化学交流下微生物隐蔽天然产物发现平台的设计
    3.5 实验结果与讨论
        3.5.1 基于LC-MS分析与多变量数据分析的不同培养体系次级代谢组对比
        3.5.2 质谱分子网络化方法应用于目标分子的结构解析
        3.5.3 目标化合物的追踪分离、结构鉴定与活性筛选
        3.5.4 联苯醚类分子在真菌-细菌化学交流中的生态功能研究
    3.6 本章小结
4 人工微生物共培群落中微生物化学防御产物的发现
    4.1 引言
    4.2 实验仪器、材料和实验方法
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 跨膜共培养体系的建立与代谢组学对比分析
        4.3.2 机械循环式跨膜共培养装置的设计与应用
        4.3.3 机械循环式共培养体系中新橘霉素类分子的筛选定位与结构预分析
        4.3.4 目标化合物的追踪分离、结构鉴定与生合成途径推测
        4.3.5 目标化合物的抑菌活性测定及生态功能讨论
    4.4 本章小结
5 热液口微生物人工群落内代谢产物生物转化现象的研究
    5.1 引言
    5.2 实验仪器、材料和实验方法
    5.3 基于LC-MS分析的代谢组学分析平台的设计
    5.4 实验结果与讨论
        5.4.1 共培养体系次级代谢组内特征差异代谢产物的快速定位
        5.4.2 基于质谱分子网络的特征差异代谢产物化学结构分析
        5.4.3 链霉菌诱导分子的追踪发现与可能的生物转化生合成途径推测
        5.4.4 添加外源氨基酸对单独培养及共培养体系次级代谢的作用研究
    5.5 本章小结
参考文献
附录
作者简历



本文编号：4058828