开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
海洋作为地球上最后一个未开发的领域,具有最丰富生物种类与化学物质,目前已知的海洋物质便已有20几万种。作为一类高盐、高压且温差极大的高压环境,这种极端环境很好地为生物进化提供了条件,也创造了海洋环境中的高度化学多样性及丰富生物活性天然产物来源的条件。海洋与陆地之间的环境差异导致海洋生物具有与陆地生物不同生存方式与代谢机理,并产生了有别于陆地生物的活性天然产物。这种差异便成为新颖化合物和先导物的灵感来源。
迄今为止,海洋活性物质的开发已有近50年的历史,1969~ 1999 年间 ,有关海洋活性天然产物的专利有 300 多项[2];过去十年中,有关海洋环境开发的科研机构与企业的数目也在不断增长;这些足以证明海洋环境的开发仍旧具有重要前景。在过去的几十年中,已经发现了大量在具有不同治疗效果的海洋活性物质,在已发现的化合物中,近 1/2具有各种生物活性;超过 0.1%的化合物结构新颖独特,活性显著,成为抗肿瘤、抗心血管疾病、抗菌抗炎、抗病毒、镇痛[3]等方面的药物新来源。
目前已被批准的海洋药物为许多未能治愈的疾病提供了新的治疗方法与药物研发方向,如来自加勒比海绵的阿糖胞苷(Ara-C)和维达拉滨(Ara-A)作为是FDA批准的首批海洋来源药物,分别于1969年被批为抗癌药和1976年被批为抗病毒药。Ara-C主要被用于治疗急性髓细胞性白血病,急性淋巴细胞性白血病和慢性粒细胞性白血病,可通过联合给药治疗脑膜炎,Ara-A通常被用于治疗病毒感染引起的角膜炎、结膜炎。最早由olive从食肉性锥形蜗Conus magus中分离出的omega;-芋螺毒素,通过高选择性的拮抗N型电压门控钙通道(VGCC),从而达到神经性镇痛作用,其中代表药物omega;-芋螺毒素MVIIA(商业上称为Ziconotide或SNX-111),在临床中用作神经性疼痛的止痛药,其镇痛作用是吗啡的1000倍,且不会产生耐受。来自加勒比海和地中海沿岸的鼻甲虫Ecteinascidia turbinate的海洋生物碱Ecteinascidins(ET-743)通过选择性结合核苷酸切除修复(NER)系统的结合蛋白,阻滞在肿瘤细胞周期的G2 / M阶段从而达到抗肿瘤作用等等,这些药物都为疾病的治疗提供了更多选择,并为新药的研发提供灵感,为人类做出了巨大贡献。
目前为止,大多数海洋活性物质,包括用于临床的海洋药物多是从海洋无脊椎动物中提取而来,而众所周知,海洋无脊椎动物通常与各种海洋微生物包括细菌、真菌或微藻共生。 这些微生物可能存在于细胞外细胞内或存在于宿主细胞的核内。从结构特征看,海洋微生物可能参加了海洋无脊椎动物的代谢过程[4]。而另一方面,海洋微生物作为海洋中数目最多,种类最丰富的生物,同时具备结构简单、易于操作、产量丰富、易于调控等特点,具备良好的优势与潜力,且与海洋动植物相比,海洋微生物的开发不至于导致海洋物种与海洋生态环境失衡,更具有自然资源的可持续利用性,因此海洋微生物成为成为海洋资源开发中的重要物质[5]。海洋细菌作为海洋微生物的主体,产生的活性物质种类最为丰富;而近年研究发现海洋真菌次生代谢产物的化学多样性丰富、产量高且代谢物多具备良好的临床价值,因此成为海洋天然药物研究的一类重要生物资源和研究热点。
与众多海洋生物一样,海洋真菌在海洋这样一个高压而寡营养的环境中生存,需要大量的代谢产物作为生存手段,因此其代谢产物大多具有抗细菌真菌、抗病毒及细胞毒性等特点。到目前为止,已从海洋真菌的发酵产物中发现了1500余中新的次生代谢产物[6],包括多种化合物结构类型如生物碱类、二酮哌嗪类、聚酮类、萜类、烯类、肽及蛋白质类[1]、甾体类、内酯类[6]等,它们表现出良好的抗肿瘤、抗菌、抗病毒等药理学活性。如从海洋红树林植物Avicennia marina的一种腐烂果实中分离得到的两个曲霉属的两个附生真菌的混合菌丝体中得到的曲霉菌素与新曲霉酸,对于一些革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌显示出显着的抗菌活性[7]。从海洋海绵Ircinia variablis中的真菌Auxanthron reticulatum中分离出来的Aurouromine(天青胺)被鉴定为是首个对在中国仓鼠卵巢(CHO)细胞(Ki = 178 nm)中重组表达的人类大麻素受体CB1具有高选择性的亲和力的真菌代谢产物[8]。从海洋沉积物衍生的真菌Penicillium flavidorsum SHK1-27中分离得到的Nidurufin通过诱导细胞周期停滞在G2/M期,对K562细胞系表现出显着的抗增殖活性[9]。
从海洋珊瑚和海绵中分离出的一类代号B1的未知菌种,具有较为明确的抗菌活性。为探究其具体活性物质和菌种类别,本实验通过多种分离手段,对其次级代谢产物进行分离分析,并判断其类别。实验流程大体如下:
- 菌种鉴定[10,11]
收集菌丝体,并进行PCR扩增。扩增产物进行电泳检测,若有结果产生,将产物送出进行基因全测序。将菌株的核酸序列进行比对,确定菌株的分类地位。
- 菌株发酵液的制备
菌株B1在500mL的三角瓶中发酵,每个三角瓶接种 300mL的液体培养基,置于28℃、 180r/min 恒温振荡培养箱中培养48h获得种子液。
将种子液接种到装有Y 1培养基的三角瓶中,每瓶接种 50mL,共接种100瓶,置于 28℃静置发酵30d。纱布过滤,得到滤液。
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