CN109182412A - Ii型聚酮衍生物的制备方法及其抗菌活性应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了微生物技术领域中的一种II型聚酮衍生物的制备方法,其中,II型聚酮衍生物的结构式为:制备时,步骤一、菌株的活化;步骤二、发酵产物的发酵培养;步骤三、发酵产物纯化分离得到结构式Ⅰ的II型聚酮衍生物。该化合物具有抗枯草芽孢杆菌、ESBL细菌以及表面葡萄球菌活性。
Description
技术领域
本发明属于微生物技术领域,尤其涉及一种II型聚酮衍生物的制备方法及其抗菌活性应用。
背景技术
随着抗生素大量使用,抗生素耐药日趋严重,严重威胁人类的生命安全,寻找和开发新的抗生素是解决抗生素耐药问题的根本途径,具有重要的研究意义。链霉菌种类繁多,生长速度快,可通过人工大规模发酵进行次级代谢产物的分离鉴定,对其开发利用不会导致环境破坏和种群的减少或灭绝,利用链霉菌的这些特点,通过改变其培养条件等措施,可激活或促进更多结构多样及复杂的新型活性天然产物的产生。链霉菌是活性天然产物的主要来源,许多的活性天然产物用于临床治疗微生物的感染的疾病。
II型聚酮衍生物,其结构如下式Ⅰ所示:
又名BE-24566,第一次被报道是1995年由Kojiri Katsuhisa从链霉菌Streptomyces violaceusniger中分离鉴定,该化合物具有金黄色酿脓葡萄球菌、耐甲西林金黄色葡萄球菌、肺炎双球菌、粪肠球菌、屎肠球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、藤黄微球菌、及嗜热链球菌的抗菌活性。
本申请人前期从贵州梵净山土壤中分离鉴定出一株命名为,链霉菌Streptomycessp.FJS31-2的菌株,该菌株的保藏编号为CGMCC NO.4.7321,保藏日期为2016年6月2日,保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所,经过研究,将II型聚酮衍生物从中代谢分离,并对该化合物进行了其他抗菌活性的研究。
发明内容
本发明意在提供一种II型聚酮衍生物的制备方法及其应用,以解决现有技术没有II型聚酮衍生物其他制备方法及其抗菌活性应用的问题。
本发明的技术方案为II型聚酮衍生物的制备方法,其中,II型聚酮衍生物的结构式为
结构式Ⅰ制备时包括以下步骤,步骤一、菌株的活化:从-80℃冰箱中取出保存的链霉菌Streptomyces sp.FJS31-2菌株,菌株的保藏编号为CGMCC 4.7321,以无菌接种环挖取菌株的孢子,十字划线接种于基础培养基的平板上,28℃下静置培养3天,挑取单菌落传代至第三代后放大培养;
步骤二、发酵产物的发酵培养:选用固体培养基发酵培养,固体培养基中加入琼脂粉,在28℃环境中静置培养17天,菌体连同培养基捣碎,加入乙酸乙酯萃取两次,合并萃取液,减压浓缩,得到发酵产物;
步骤三、发酵产物纯化分离:a、发酵产物用丙酮溶剂溶解后,与硅胶粉混合后采用氯仿-丙酮按照纯氯仿;30:1;15:1;10:1;5:1;2:1;纯丙酮,依次7个梯度洗脱收集洗脱剂,将洗脱剂进行旋转蒸发减压回收后,再用展开剂展开,合并365nm荧光显黄绿色、8%硫酸乙醇显黄色、迁移值在0.5的点,合并后称量得到F5组分;
b、F5组分采用正相硅胶柱色谱分离,丙酮溶剂溶解F5组分后,与硅胶粉混合采用石油醚-丙酮按照6:1;4:1;2:1依次3个梯度洗脱,收集洗脱溶剂,洗脱溶剂旋转蒸发减压回收后,加入丙酮溶解后用第一展开剂展开,合并365nm荧光显黄绿色、8%硫酸乙醇显黄色、迁移值在0.5的点,合并后称量得到F5-1组分。
c、将F5-1组分与硅胶粉混合采用氯仿:丙酮=30:1等梯度洗脱,合并365nm荧光显黄绿色、8%硫酸乙醇显黄色,用第二展开剂展开,迁移值在0.5的点得到结构式Ⅰ的II型聚酮衍生物。
本发明的工作原理:该化合物为II型聚酮类衍生物,来源于Streptomycessp.FJS31-2菌株次级代谢产物,该菌株是从贵州特殊生境梵净山分离得到,目前该菌株除了保藏在本实验室外,还保藏在中国普通菌种保藏中心,保藏号为CGMCC4.7321,通过活化培养分离,确保关键点即可得到衍生物,因此采用原料特殊、容易且对环境没有任何污染,所以也不会造成资源不可逆破坏。
进一步,所述第一展开剂为体积比为2:1的石油醚:丙酮、体积比为5:1的氯仿:丙酮或体积比为10:1的氯仿:甲醇;第二展开剂为体积比为8:1的氯仿:丙酮。。
II型聚酮衍生物在制备抗菌药物中的应用,所述II型聚酮衍生物的结构式为Ⅰ及其药学上可接受的盐类或载体。
进一步,所述抗菌药物中菌为产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌。
进一步,所述抗菌药物中菌为表面葡萄球菌。
通过琼脂扩散法对结构式为I的II型聚酮类衍生物进行抗菌活性研究,以耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、枯草芽孢杆菌、布氏杆菌、表面葡萄球菌、变形杆菌、产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌(ESBL)、白色念珠菌为测试菌株,该化合物具有抗枯草芽孢杆菌、ESBL细菌以及表面葡萄球菌活性,但是ESBL细菌以及表面葡萄球菌活性没有被报道,因此本发明主要的是保护结构式为II型聚酮类衍生物对ESBL细菌以及表面葡萄球菌活性。
附图说明
图1为本发明II型聚酮衍生物纯化分离的流程图;
图2为本发明II型聚酮衍生物抗产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌活性图;
图3为本发明II型聚酮衍生物抗表面葡萄球菌活性图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明:
1.Streptomyces sp.FJS31-2菌株活化
从-80℃冰箱中取出甘油斜面保存的菌种,以无菌接种环挖取1环菌株Streptomyces sp.FJS31-2的孢子,十字划线接种于直径11cm的基础培养基平板,28℃静置培养3天,挑取单菌落传代至第三代可放大培养。
2.Streptomyces sp.FJS31-2发酵产物富集
Streptomyces sp.FJS31-2选用改良GYD固体培养基(甘露醇2g,燕麦粉1g,大豆粉1g,酵母粉0.4g,氯化钠0.4g,磷酸二氢钾0.1g,硫酸镁0.1g,微量元素预混液0.5mL,1.8%琼脂粉(w/v),加入去离子水定容至1000mL,121℃高压灭菌30min),每500mL三角烧形瓶装150mL发酵培养基,每瓶接种量为培养平板上面积1×1cm2的活化菌种量,28℃,静置培养至15天,菌体连同培养基捣碎,加入乙酸乙酯萃取两次(130rpm振荡萃取,28℃),合并萃取液,40℃减压浓缩,得发酵产物38g。
3.发酵产物的纯化分离
1)用发酵产物用丙酮溶剂溶解后,与硅胶粉混合后采用氯仿-丙酮按照纯氯仿;30:1;15:1;10:1;5:1;2:1;纯丙酮,依次7个梯度洗脱收集洗脱剂,洗脱剂旋转蒸发减压回收后,用展开剂展开,合并15:1氯仿丙酮系统洗脱溶剂、365nm荧光显黄绿色、8%硫酸乙醇显黄色、迁移值(Rf)在0.5的点,合并后称量得到F5组分;
(2)F5组分3.124g进一步纯化分离,采用正相硅胶柱色谱分离。丙酮溶剂的溶解3.124g的组分,与硅胶按质量比约1:1.5(即3.124g发酵产物中加100-200目硅胶粉4.7g)混合均匀,待溶剂挥发后得到河沙状样品,该样品作为上柱的样品;称取100-200目硅胶粉140g与石油醚:丙酮=6:1(在此过程中不能产生气泡)装入长为975mm,内径为50mm分离柱中,让硅胶粉缓缓下沉直至不再下沉时加入上柱样品,采用石油醚-丙酮[6:1;4:1;2:1],依次3个梯度洗脱,每个梯度洗脱4-5个(大约每个柱体积洗脱1L-1.2L洗脱溶剂)柱体积,每100mL洗脱溶剂为一份进行收集,共收集40份,每份经旋转蒸发仪减压回收后,加入10mL丙酮溶解后移到规格为20mL西林瓶中,薄层层析(TCL)点板,用石油醚:丙酮=2:1、氯仿:丙酮=5:1或氯仿:甲醇=10:1展开剂展开,在常规紫外可见光分析仪下观察是否具254nm或365nm荧光,再用8%硫酸乙醇显色的颜色剂显色;合并365nm荧光显黄绿色,8%硫酸乙醇显黄色,迁移值(Rf)在0.5的点,合并后称量得到F5-1组分220mg。
(3)F5-1组分220mg,采用正相硅胶柱色谱分离。丙酮溶剂溶解F5-1组分,与硅胶(100-200目)按质量比1:1.5(即220mg组分中加硅胶330mg)混合均匀,待溶剂挥发后得到河沙状样品,该样品作为上柱的样品;氯仿:丙酮=30:1等梯度洗脱,合并洗脱溶剂,365nm荧光显黄绿色,8%的硫酸乙醇显黄色,用TCL监测,用展开剂氯仿:丙酮=8:1展开,迁移值在0.5的组分,合并后称量得到II型聚酮衍生物110mg。
4.琼脂扩散法抗菌活性研究
(1)测试菌株:耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、枯草芽孢杆菌、布氏杆菌、表面葡萄球菌、变形杆菌、产生超广谱β-内酰胺酶的大肠杆菌(ESBL)、白色念珠菌。
(2)培养基:MH(A)培养基,称取MH(A)培养基36.5g与1L蒸馏水混匀,121℃高温高压灭菌15min。在超净台里将培养基倒入平皿,每个培养皿约20mL。将培养皿放在30℃烘箱内培养24h,观察是否有菌生长,无菌方可使用。
(3)菌株活化:从-80℃冰箱中取出甘油斜面保存的测试菌株,以无菌接种环挖取1环各种测试菌株,十字划线接种于直径11cm的MH(A)培养基平板,37℃静置培养1天,挑取单菌落传代至第三代。
(4)化合物II型聚酮衍生物溶液的制作:称取II型聚酮衍生物3mg溶解到1mL的天MSO溶液中,使其溶液清澈无浑浊。
(5)采用琼脂扩散法测量抗菌活性:第一、用蒸馏水配制浓度为10-6或10-7测试菌的悬浮液;第二,倒悬浮液于MH(A)培养基中,使其表面涂层均匀;第三、在涂有测试菌的MH(A)培养基上打出直径8mm的小孔若干,小孔内分别接种100uL的II型聚酮衍生物的溶液和对照;第四、将培养皿放入37℃孵育恒温箱培养24h后取出测量其抑菌圈直径。
5.肉汤稀释法测最小抑菌浓度
(1)测试菌株:表面葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌(ESBL)、金黄色葡萄球菌(MRSA)。
(2)药液的准备
将药物配制成512μg/mL的溶液,微孔滤膜过滤除菌。
(3)菌悬液的制备
将菌种活化两代后,在超净台内将生理盐水注入斜面培养基内,用接种环轻轻刮菌落。将菌液倒入50ml三角瓶内轻轻使菌液充分混匀,用浊度计测量配制成麦氏浓度菌悬液。
(4)MIC的测定
第一步:在96孔板内加入MH肉汤。
第二步:在第一个孔加入配制好的512μg/mL药液,用移液枪充分吹打使药液与肉汤充分混合,然后从第一孔吸取100μL于第二孔充分吹打混匀。照此方法至第十一孔吸取100μL弃去。每个药物重复两排平行实验。
第三步:每孔内加入菌液100μL。
第四步:将96孔板放入37℃恒温培养箱培养20h后观察结果。
6.抗菌活性结果
通过琼脂扩散法以及肉汤稀释法测化合物II型聚酮衍生物的抗菌活性,如表1、表2和图2和图3所示,结果表明,化合物II型聚酮衍生物具有抗表面葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、ESBL以及MRSA,其抑菌圈分别为13mm、20mm、12mm、15mm。其最小抑菌浓度都为4μg/mL。
表1:化合物II型聚酮衍生物的抗菌活性
表2:化合物II型聚酮衍生物的抗菌活性
上述展开剂的比值均为体积比。
对本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利。
Claims (5)
1.II型聚酮衍生物的制备方法,其特征在于,II型聚酮衍生物的结构式为:
结构式Ⅰ制备时包括以下步骤,步骤一、菌株的活化:从-80℃冰箱中取出保存的链霉菌Streptomyces sp.FJS31-2菌株,菌株的保藏编号为CGMCC4.7321,以无菌接种环挖取菌株的孢子,十字划线接种于基础培养基的平板上,28℃下静置培养3天,挑取单菌落传代至第三代后放大培养;
步骤二、发酵产物的发酵培养:选用固体培养基发酵培养,固体培养基中加入琼脂粉,在28℃环境中静置培养17天,菌体连同培养基捣碎,加入乙酸乙酯萃取两次,合并萃取液,减压浓缩,得到发酵产物;
步骤三、发酵产物纯化分离:a、发酵产物用丙酮溶剂溶解后,与硅胶粉混合后采用氯仿-丙酮按照纯氯仿;30:1;15:1;10:1;5:1;2:1;纯丙酮,依次7个梯度洗脱收集洗脱剂,将洗脱剂进行旋转蒸发减压回收后,再用展开剂展开,合并365nm荧光显黄绿色、8%硫酸乙醇显黄色、迁移值在0.5的点,合并后称量得到F5组分;
b、F5组分采用正相硅胶柱色谱分离,丙酮溶剂溶解F5组分后,与硅胶粉混合采用石油醚-丙酮按照6:1;4:1;2:1依次3个梯度洗脱,收集洗脱溶剂,洗脱溶剂旋转蒸发减压回收后,加入丙酮溶解后用第一展开剂展开,合并365nm荧光显黄绿色、8%硫酸乙醇显黄色、迁移值在0.5的点,合并后称量得到F5-1组分。
c、将F5-1组分与硅胶粉混合采用氯仿:丙酮=30:1等梯度洗脱,合并365nm荧光显黄绿色、8%硫酸乙醇显黄色,用第二展开剂展开,迁移值在0.5的点得到结构式Ⅰ的II型聚酮衍生物。
2.根据权利要求1所述的II型聚酮衍生物的制备方法,其特征在于,所述第一展开剂为体积比为2:1的石油醚:丙酮、体积比为5:1的氯仿:丙酮或体积比为10:1的氯仿:甲醇;第二展开剂为体积比为8:1的氯仿:丙酮。
3.II型聚酮衍生物在制备抗菌药物中的应用,其特征在于,所述II型聚酮衍生物的结构式为Ⅰ及其药学上可接受的盐类或载体。
4.根据权利要求3所述的II型聚酮衍生物在制备抗菌药物中的应用,其特征在于,所述抗菌药物中菌为产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌。
5.根据权利要求3所述的II型聚酮衍生物在制备抗菌药物中的应用,其特征在于,所述抗菌药物中菌为表面葡萄球菌。
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