土霉素是1种广谱抗生素,对立克次体属、支 原体属等 多 种 致 病 菌 具 有 强 的 抗 菌 作 用。然 而, 由于长期以 来 土 霉 素 的 广 泛 应 用,临 床 常 见 病 原 菌,例如葡萄 球 菌 等 革 兰 阳 性 菌 及 多 数 革 兰 阴 性 杆菌,对土霉素耐药现象严重。土霉素属于四环 素类的抗生素,其性质稳定,由于大量使用导致环 境中过多残留(土壤甚至海洋),且不易被降解,造 成环境中药物的严重污染。环境中的土霉素极 易引起耐药菌的产生,对农作物、牲畜乃至人类产 生不利影响,人 类 急 需 寻 求1种有效的方法对环 境中的土霉素进行降解。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
超 净 工 作 台 (苏 净 集 团 安 泰 公 司 );ZSD- A1160全自动新 型 生 化 培 养 箱(上海智城分析仪 器有限公司);上海博讯YXQ-75SII型立式压力蒸汽灭 菌锅 (上 海 博 讯 实 业 有 限 公 司 医 疗 设 备 厂 ); LABOROTA 4000-efficient 旋 转 蒸 发 仪 (德 国 Heidoph公司);AL104万分 之 一 电 子 天 平(瑞 士 Mettler-Toledo公 司);JEOLJNM-ECP600 型 核磁共振波谱 仪(500 MHz)(日本 电 子 株 式 会 社); AgilentDD2500 MHz(安捷伦科技有限公司); ThermoDSQEI-mass型质谱仪(美国 Thermo公 司);高效液相色谱仪 HitachiL-2000 HPLC,Hi- tachiL-2545检测器(日本 Hitachi公司);Kroma- silC18柱 (5μm,250 mm×10 mm,瑞 典 Eka 公 司);Sephadex LH-20 凝 胶 柱 色 谱 填 料 (Amer- sham 公司);硅胶200~300目(青岛 海 洋 化 工 有 限公司);色谱 甲 醇(天 津 四 友 精 细 化 工 公 司);土 霉素(上海麦克林)。
1.2 菌株
真菌Cochlioboluslunatus(TA26-46)分离 自 中国广西涠洲岛珊瑚礁的海葵(样品编号 GXWZ- 26),根据形态、理化特征及分子生物学方法,鉴定 该 菌 株 为 Cochlioboluslunatus,Genebank 登 录 号:JN943462,现保藏于中国海洋大学海洋药物教 育部重点实验室。-80 ℃超低温保存。
1.3 培养基
(1)YTS 液 体 培 养 基:海 盐 33g/L,葡 萄 糖 20g/L。
(2)PYG 液体 培 养 基:酵 母 膏10g/L,蛋 白胨10g/L,葡萄糖20g/L,海盐33g/L。
(3)甘 油培养 基:甘 油 20g/L,酵 母 膏 10g/L,蛋 白 胨 10g/L,海盐33g/L。
(4)淀粉 培 养 基:可 溶 性 淀 粉10g/L,蛋白胨10g/L,海盐33g/L。
(5)甘露 醇培养基:甘露醇20g/L,麦芽糖20g/L,葡萄糖 10g/L,谷氨酸钠10g/L,酵母膏6g/L,磷酸二氢 钾0.5g/L,硫酸 镁(MgSO4 ·7H2O)0.3g/L,海 盐33g/L。(6)磷酸盐培养基:酵母膏3.5g/L,葡 萄 糖 20 g/L,蛋 白 胨 3.5 g/L,磷 酸 氢 二 钠 (Na2HPO4·12H2O)1.2g/L,氯 化 铵 5g/L,海 盐33g/L。
(7)合成培养基:葡萄糖20g/L,硫酸 铵2g/L,磷 酸 二 氢 钾 1g/L,硫 酸 镁 (MgSO4 · 7H2O)1g/L,氯化 钠1g/L,碳 酸 钙2g/L,海 盐 33g/L。
(8)PDA 培养 基:马 铃 薯200g/L,葡萄 糖20g/L,海盐33g/L。
(9)察氏培养基:硝酸钠 3g/L,磷酸氢二钾1g/L,硫酸镁(MgSO4·7H2O) 0.5g/L,氯化钾0.5g/L,硫酸亚铁0.01g/L,蔗糖 20g/L,琼脂20g/L,海盐33g/L。PDA 斜面培养 基:马铃薯200g/L,葡萄糖20g/L,琼脂20g/L,海盐33g/L。
1.4 土霉素生物转化与产物分离
在无菌条件下,将菌株C.lunatus(TA26-46) 在PDA 斜面培养基中28℃培养7d。加入10mL 无菌人工海 水,刮 下 斜 面 的 孢 子。固 体 培 养 基 平 板转 化 时,在 每 个 平 板 中 加 入 200μL 浓 度 为 25mg/mL的土霉素 溶 液(使 用 丙 酮 溶 解)。待固 体培养基冷却至40 ℃时,向每个平板倒入20mL 培养基,轻轻混匀。吸取200μL 孢子液涂布至培 养基平板,28 ℃静置培养21d;发酵结束后,适量 的乙酸乙酯萃取3次,HPLC进行分析检测。 土霉素的生物转化产物大规模制备采用察氏 固体培养基,共800个平板,28 ℃静置培养21d。 发酵结束后,用乙酸乙酯萃取3次,合并萃取液蒸 干得浸膏5.1g。经硅 胶 柱 层 析 分 离(石 油 醚-乙 酸乙酯,体 积 浓 度 10% ~100%),获得 3 个 组 分 (Fr.1~Fr.3)。Fr.2经过半制备型 HPLC纯化, 获得化合物2(5.3mg)和3(3.8mg)。
1.5 生物活性测试
采用微量稀释法对化合物进行抗细菌活性 测试。测试菌株包括:大肠杆菌Escherichiacoli、 白色葡萄球菌Staphylococcusalbus、金黄色葡萄 球菌Staphylococcusaureus 和铜 绿 假 单 胞 菌(绿 脓杆菌)Psmdomonasaeruginosa。环丙沙星为阳 性对照,DMSO 为阴性对照,细菌培养基为空白对照。28 ℃恒温培养24h,使用酶标仪测试620nm 波长处 的 吸 光 度,获 得 化 合 物 的 最 小 抑 菌 浓 度 (MIC)。
2 结果与讨论
用9种不同的培养基对C.lunatus(TA26-46) 进行土 霉 素 转 化 条 件 筛 选。HPLC 的 分 析 条 件: KromasilC18柱,流动相为甲醇(B)-水(A),梯度 洗 脱:0~5min,5% B;5~15min,5%~20% B;15~ 30min,20%~30% B;30~35min,30%~100% B; 35~60min,100% B。流速为2mL/min;检测波长 210nm;进样量20μL。HPLC指纹谱图分析表明, 在察氏固体培养基(S10)中获得了较好的转化效果 (见图1)。
3 结论
本研究利 用 海 洋 真 菌 C.lunatus(TA26-46) 成功地对土霉 素 进 行 了 生 物 转 化,获 得 了2个 未显示抗菌活性的降解产物,表明海洋来源真菌C. lunatus可有效降解四环素类抗生素土霉素,为环 境中土霉素的生物降解研究提供了参考资料。
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