放線菌多樣性

1、 放線菌及其在抗生素放線菌及其在抗生素 生產(chǎn)中的應(yīng)用生產(chǎn)中的應(yīng)用outlinebriefoutlinebrief菌種菌種應(yīng)用應(yīng)用鏈霉菌小單孢菌擬諾卡氏菌疣孢菌抗生素鏈霉菌鏈霉菌基本分布范圍：基本分布范圍：u細菌域（細菌域（bacteria） 、放線菌門（、放線菌門（ actinobacteria） 、放線菌綱、放線菌綱（actinobacteria） 、放線菌亞綱（、放線菌亞綱（actinobacteridae） 、放線菌目、放線菌目（actinobacterales） 、鏈霉菌亞目（、鏈霉菌亞目（streptomycineae） 、鏈霉菌科（鏈霉菌科（streptomycetaceae）中中

2、惟一的一個特大屬，是放線菌的惟一的一個特大屬，是放線菌的典型典型代表。代表。u廣泛廣泛分布于含水量較低、通氣良好、有機質(zhì)豐富和微堿性的土壤分布于含水量較低、通氣良好、有機質(zhì)豐富和微堿性的土壤中，在淡水、海水及其淤泥中也有分布。少數(shù)種類中，在淡水、海水及其淤泥中也有分布。少數(shù)種類是人體是人體和和動植物的病原菌。動植物的病原菌。鏈霉菌鏈霉菌理化特性：理化特性：好氧菌，化能有機營養(yǎng)型，以好氧呼吸獲取能量。營養(yǎng)要求低，好氧菌，化能有機營養(yǎng)型，以好氧呼吸獲取能量。營養(yǎng)要求低，能利用多種碳源，包括較復(fù)雜的纖維素、角蛋白和幾丁質(zhì)等。菌能利用多種碳源，包括較復(fù)雜的纖維素、角蛋白和幾丁質(zhì)等。菌落致密，與基質(zhì)結(jié)合

3、較牢固，外觀呈地衣狀、皮革狀或絨毛狀，落致密，與基質(zhì)結(jié)合較牢固，外觀呈地衣狀、皮革狀或絨毛狀，色彩豐富，其上長有大量粉狀孢子，有的還會形成各種水溶性色色彩豐富，其上長有大量粉狀孢子，有的還會形成各種水溶性色素。最適生長溫度素。最適生長溫度為為2837;最適最適ph為為6.58.0。鏈霉菌鏈霉菌形態(tài)形態(tài)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： g+，菌絲體發(fā)達，無分隔，以伸展在空間較粗的氣生菌絲和較細、分，菌絲體發(fā)達，無分隔，以伸展在空間較粗的氣生菌絲和較細、分枝、不會斷裂的基內(nèi)菌絲兩種狀態(tài)存在。氣生菌絲成熟后會分化成非輪枝、不會斷裂的基內(nèi)菌絲兩種狀態(tài)存在。氣生菌絲成熟后會分化成非輪生的孢子絲，孢子絲經(jīng)橫割分裂后產(chǎn)生大量孢

4、子。孢子絲形態(tài)多樣，有生的孢子絲，孢子絲經(jīng)橫割分裂后產(chǎn)生大量孢子。孢子絲形態(tài)多樣，有直形、波曲、鉤狀、盤卷和各種松緊不等的螺旋形等。孢子形狀呈圓形、直形、波曲、鉤狀、盤卷和各種松緊不等的螺旋形等。孢子形狀呈圓形、橢圓形、卵圓形和柱形等，表面為光滑或呈疣狀、棘狀或毛發(fā)狀。橢圓形、卵圓形和柱形等，表面為光滑或呈疣狀、棘狀或毛發(fā)狀。已知菌多達560多個有效發(fā)表種，38個變種，為便于鑒定和篩選抗生素的需要，按鏈霉菌屬各個種的氣生菌絲、孢子絲和孢子的顏色，基內(nèi)菌絲的顏色及其產(chǎn)生色素的顏色，以及孢子絲是否會吸水自溶等特征，把本屬劃分為12個類群： 白孢類群，如白色鏈霉菌（streptomyces albu

5、s）等 黃色類群，如黃色長孢鏈霉菌（s.longisporoflavus）等 粉紅孢類群，如弗氏鏈霉菌（s.fradiae）等 淡紫灰(即薰衣草)類群，如淡紫灰鏈霉菌（s. lavendulae）等 青色類群，如青色鏈霉菌（s.glaucus）等 燼灰灰群，如燼灰鏈霉菌（s.cinerogriseus） 綠色類群，如綠色鏈霉菌（s.viridis）等 藍色類群，如天藍色鏈霉菌（s.coelicolor） 等 灰紅紫類群 ，如玫瑰燼灰鏈霉菌（s.reseocinercus）等 灰褐類群 ，如褐黑鏈霉菌（s.fuscoatrus） 金色類群 ，如黃產(chǎn)色鏈霉菌（s.aureochromogenes）

6、等 吸水類群 ，如冰城鏈霉菌（s.bingchengensis）菌株種類抗生素抗生素 抗生素是用于治療各種細菌感染或其以致病微生物感染的藥物，它不僅能殺滅細菌，而且對霉菌、支原體、衣原體等其它致病微生物也有良好的抑制和殺滅作用?？股氐膩碓磸V泛，但最主要的是微生物，特別是土壤微生物，占70左右。有應(yīng)用價值的抗生素幾乎都是微生物產(chǎn)生的。古有金剛罩鐵布衫煉就一身不壞之身，古有金剛罩鐵布衫煉就一身不壞之身，如今江湖各路細菌侵襲，如今江湖各路細菌侵襲，我們的葵花寶典是什么呢？我們的葵花寶典是什么呢？鏈霉菌鏈霉菌代謝多樣性目前應(yīng)用的絕大多數(shù)抗生素都是鏈霉菌的次生代謝物，如鏈霉素、氯霉素、卡那霉素、絲裂霉

7、素c、萬古霉素、四環(huán)素、金霉素、土霉素、紅霉素、新生霉素、新霉素、春日霉素、博萊霉素、慶大霉素和井岡霉素等。這些抗生素的g+c mol%值為6978.抗生素的危害抗生素的危害治命，致命？治命，致命？1、較強毒副作用；、較強毒副作用；2、產(chǎn)生耐藥性；、產(chǎn)生耐藥性；3、殺滅體內(nèi)正常細菌。、殺滅體內(nèi)正常細菌。 鏈霉菌與抗生素鏈霉菌與抗生素 1 能在廉價原料制成的培養(yǎng)基上生長，且大量高效的合成能在廉價原料制成的培養(yǎng)基上生長，且大量高效的合成 ; 2 遺傳性能要相對穩(wěn)定，不易變異退化遺傳性能要相對穩(wěn)定，不易變異退化; 3 生長繁殖能力強，有較高的生長速率生長繁殖能力強，有較高的生長速率; 4 在發(fā)酵過程

8、中不產(chǎn)生或少產(chǎn)生與目標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)相近的副產(chǎn)物在發(fā)酵過程中不產(chǎn)生或少產(chǎn)生與目標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)相近的副產(chǎn)物; 5 菌種不是致病菌，不產(chǎn)生有害的生物活性物質(zhì)和毒素菌種不是致病菌，不產(chǎn)生有害的生物活性物質(zhì)和毒素; 6 發(fā)酵條件如溫度、發(fā)酵條件如溫度、ph、溶解氧、泡沫等易控制、溶解氧、泡沫等易控制; 7 具有抗噬菌體及雜菌污染能力強具有抗噬菌體及雜菌污染能力強;鏈霉菌與抗生素鏈霉菌與抗生素目前世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的抗生素約目前世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的抗生素約80%是由放線菌是由放線菌產(chǎn)生的產(chǎn)生的, 其中又以鏈霉菌屬列居之最。該屬可產(chǎn)生其中又以鏈霉菌屬列居之最。該屬可產(chǎn)生1000多種抗生素多種抗生素, 用于臨床的已超過用于臨

9、床的已超過100種種。鏈霉鏈霉素素(streptomycin)，卡那霉素卡那霉素(kanamycin) ，絲裂絲裂霉素霉素( mitomycin) 等。等。小單孢菌 基本分布范圍基本分布范圍: :u土壤及水生環(huán)境、低溫環(huán)境、堿性環(huán)境均有分布，在河流或湖泊的沉積物中出現(xiàn)的頻率要相對高于在土壤中的頻率。u在土壤中，小單孢菌占放線菌總數(shù)一般不高于5%。約有30多種，是產(chǎn)生抗生素較多的一個屬。有的種還積累維生素b12。理化特性：理化特性：不抗酸，好氣或微好氣。生長溫度在10-45，無真正的氣生菌絲體，基內(nèi)菌絲發(fā)達，分枝，有隔，一般分解蛋白質(zhì)、淀粉以及纖維素、幾丁質(zhì)、木聚糖的能力強。少數(shù)的種可能致病。菌

10、種形態(tài)結(jié)構(gòu)：菌種形態(tài)結(jié)構(gòu)：u菌絲體纖細，直徑0.3-0.6微米，有分枝，不斷裂。只形成營養(yǎng)菌絲（基質(zhì)絲），深入培養(yǎng)基內(nèi)，不形成氣生菌絲。u孢子單生、無柄，或著生在或長或短的孢子梗上，孢子梗時常分枝成簇。u菌落小，直徑一般2-3微米，通常橙黃色或紅色，邊有深褐黑色、藍色，表面覆蓋一層粉沫狀的孢子。一般為好氣性腐生。u目前，小單孢菌機內(nèi)菌屬顏色比較單調(diào)，基內(nèi)菌絲通常為淺黃橙至橙紅色，少數(shù)種褐色、栗色、紫褐色或藍綠色，孢子層通常為褐色至黑色粘液狀或蠟狀。菌種分類：菌種分類：約有30多種：micromonospora humimicromonospora wenchangensis代謝多樣性u 抗生素

11、種類：氨基糖苷類、大環(huán)內(nèi)酯類、安莎類、蒽環(huán)類、多環(huán)占噸酮和醌類、寡糖類、肽類、放線菌素類,稀二炔類抗腫瘤抗生素其中慶大霉素、利福霉素、新霉素、紅霉素b和放線菌素d都已廣泛地應(yīng)用于臨床。u 多種抑制劑：-內(nèi)酰胺酶抑制劑、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ace)抑制劑、dna抑制劑、環(huán)核苷酸二酯酶抑制劑、肌漿球蛋白輕鏈激酶抑制劑、肌漿球蛋白輕鏈激酶抑制劑、黑色素生物合成酶抑制劑、細菌酪氨酰trna合成酶抑制劑、脂過氧化酶抑制劑等。擬諾卡氏菌基本分布范圍：基本分布范圍：u 細菌域（bacteria） 、放線菌門（ actinobacteria） 、放線菌綱（actinobacteria） 、放線菌亞綱（actin

12、obacteridae） 、放線菌目（actinobacterales）、鏈孢囊菌亞目(streptosporangineae) ， 擬諾卡氏菌科(nocardiopsaceae)中的一個屬擬諾卡氏菌屬。u 土壤，發(fā)霉的糧食，人和動物飼料。理化特性：u 好養(yǎng)腐生中溫菌，營養(yǎng)要求一般，不同種的菌落有黃、 橙、紅或這些色素的混合色。形態(tài)結(jié)構(gòu):u 基絲斷裂成球菌狀小體。氣絲斷裂成大小不同的節(jié)段。好氣。革蘭氏陽性。不抗酸。u 基絲多分枝有橫隔，斷裂成球狀或桿狀，直徑0.5-0.8um。氣絲豐茂多分支，孢子絲直行、波曲或不規(guī)則的z字形狀，斷裂成不同長度的桿狀或橢圓形孢子，表面光滑。u 典型種：達松維爾擬

13、諾卡氏菌( nocardiopsis dassonvillei)。菌株種類(20)nocardiopsis aegyptianocardiopsis tangguensisnocardiopsis halotolerans 代謝多樣性：略黃擬諾卡氏菌 （nocardiopsis flavidus）-蟻霉素 （ formycin）丁香擬諾卡氏菌-諾卡霉素(nocamycin)易變擬諾卡氏菌（nocardiopsis mutabilis）-多硝基菌素(polynitroxin)疣孢菌分布范圍：疣孢菌( verrucosispora) 屬于放線菌目，小單孢菌科(micromonosporaceae)

14、 。深海泥樣.理化特性：不抗酸，好樣中溫菌。形態(tài)結(jié)構(gòu)：基內(nèi)菌絲有橫隔、多分支。孢子單個，孢子表面隨生長時間由疣狀變?yōu)榘l(fā)狀。無氣絲菌絲體。菌種分類：u verrucosispora qiuiae u verrucosispora sediminis u verrucosispora marisu verrucosispora lutea u verrucosispora gifhornensis 代謝多樣性抗菌化合物abyssomicin c抗腫瘤化合物 proximicins a-c雄激素拮抗劑 gifhornenolones a-b中國科學(xué)院微生物所張立新實驗室使用帶有綠色熒光蛋白（gfp）

15、表達載體的牛型結(jié)核分支桿菌mycobacterium bovis減毒株bacillus calmette-gurin，即bcg 菌株作為測試菌株，建立了bcg高通量篩選模型作為抗tb活性成分的篩選，該方法高效直觀且操作相對安全，為抗結(jié)核化合物的發(fā)現(xiàn)提供了快速通道。（2012-11-21） 4mechanistic basis of branch-site selection in filamentous bacteria揭示鏈霉菌菌絲產(chǎn)生分支的機制plos biology ，if:11.4 ，2012-8匯匯報報大大綱綱clickto finish研究背景研究內(nèi)容結(jié)論研究背景p 鏈霉菌（str

16、eptomyce ）通常都生活在土壤中，依靠分解植物物質(zhì)而生存，而且它們是通過長出一個菌絲分支網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)這點的。p 產(chǎn)生大量不同的酶從而能夠利用不同的物質(zhì)來源來促進它們的代謝，而且它們也產(chǎn)生保護性化合物。p 這些化合物因能夠被用作抗生素和其他藥物而得到很好的研究，但是這種細菌實際上是如何生長的，卻一直是一個謎。p 鏈霉菌產(chǎn)生大多數(shù)臨床上有用的抗生素，然而迄今為止，我們?nèi)匀贿€沒有完全理解它們是如何生長的。p 相比于其他細菌物種，鏈霉菌菌絲分支生長更加類似于真菌。p 它們的細胞從末端生長，而不是常見的細菌生長方式：細菌在細胞中間伸長，然而很少有研究小組研究過這種類型的極性生長。研究內(nèi)容p 在此之前

17、，klas 博士證實極性生長依賴一種蛋白diviva：這種蛋白在生長末端堆積并指導(dǎo)細胞壁合成 。p diviva積累到極點(focus)之中，而分支化就是從極點處開始啟動的。p 分支位點是如何被選擇的和分支化(branching，即產(chǎn)生分支)是如何啟動。p 在一項新研究中，antje hempel通過解決出這種鏈霉菌菌絲如何和為何產(chǎn)生分支而加深我們理解它們的生長方式。p antje發(fā)現(xiàn)這些diviva極點并不是自動形成的，而是當(dāng)生長末端向外延伸時，從現(xiàn)存的極點上分裂下來的，并且位于細胞壁側(cè)面的后方 。研究內(nèi)容p 天藍色鏈霉菌菌株m600，m145 ，k112，30，菌絲體培養(yǎng)基。尼康eclip

18、se 800顯微鏡，pixera proes600相機，圖像通過pixera軟件和image進行處理。p 菌株的菌絲生長在1%瓊脂糖墊與含有蛋白抗生素的培養(yǎng)基上。底部用密封的25 的lumox biofoil透氧膜，頂部用蓋玻片。在24至27培養(yǎng)，用蔡司顯微鏡觀察，用9100-02 em-ccd拍照，每6分鐘拍一次。圖圖 1.焦點分裂、增長和分支的出現(xiàn)焦點分裂、增長和分支的出現(xiàn)1diviva用綠色熒光蛋白加以標(biāo)記。 含有蛋白的焦點，以恒定的速度擴展 ，12min后，diviva 源焦點開始分裂，留下一個新的焦點 （白色箭頭），隨著原點的不斷擴展，新的焦點仍在原來的膜上生長，約42分鐘后在新的焦點的位置形成一個新分支，兩個新的分支和原始的分支現(xiàn)在繼續(xù)擴展長度 。figure 3. example of branching at almost zero distance from the tip.該模型表明，這是由于提示焦點分裂活動（白色箭頭） 延時拍攝圖片顯示未來的分支位點是如何被標(biāo)記的。一個小的子極點從末端極點上分裂下來，且位于細胞壁側(cè)面的后方，隨后它的大小持續(xù)增加，最終導(dǎo)致一個新的分支產(chǎn)生。p 隨后，antje與約翰英納斯中心生物學(xué)者david richards和martin howard合作而構(gòu)建出這種系統(tǒng)如何工作的數(shù)學(xué)模型。p 一個小的子極點從末端極點