一株产钙调磷酸酶抑制剂链霉菌CL-64的筛选鉴定和活性物质分离纯化条件的研究

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钙调磷酸酶(Calcineurin,CN)是目前已知的唯一一种受细胞内第二信使Ca2+/CaM调节的Ser/Thr蛋白磷酸酶,也称为蛋白磷酸酶2B(protein phosphatase 2B,PP2B)。钙调磷酸酶在T细胞的活化,细胞信号转导、免疫调节、学习记忆的形成和老年痴呆症等生理病理活动中起着重要的作用。钙调磷酸酶抑制剂CsA(Cyclosporin A)和Fk506(Tacrolimus)是目前临床上主要使用的免疫抑制药物。本研究通过酿酒酵母报告基因(CDRE::LaZ)高通量模型,对土壤中3000多株菌株进行了筛选,共获得3株高产钙调磷酸酶抑制剂的菌株,1株细菌(CL-6),2株放线菌(CL-15,CL-64)。其中菌株CL-64的发酵上清液活性最高,在酵母报告基因(CDRE::LaZ)高通量模型中抑制活性IC50为2.5μL。酿酒酵母△mpk1和△cnb1双基因合成致死模型显示,3μL该菌株的发酵上清液对于酵母钙调磷酸酶调节亚基缺陷菌株△cnb1无明显影响,对酵母MAP激酶缺陷菌株△mpk1显示出合成致死的作用,表明该物质的分子靶标是CN。形态观察、生理生化特征和16S rRNA基因系统发育分析,显示CL-64菌株可以水解淀粉、纤维素、过氧化氢酶,不能产生黑色素和H2S,分子鉴定为链霉菌属,与灰色链霉菌亚种Streptomyces griseus subsp.的相似性最高。三因素三水平正交试验对链霉菌CL-64的培养基和培养条件进行优化,结果显示,该菌的最佳摇瓶发酵配方和发酵条件为:葡萄糖25g/L,蛋白胨2 g/L,氯化钙0.6 g/L,起始pH 7.5,温度28℃,转速200 r/min,装液量50 mL/250 mL,接种量2%,培养时间6天。酵母报告基因模型检测显示,优化后发酵上清液对CN的抑制活性是优化前的15.63倍。链霉菌CL-64所产的活性物质分离纯化研究结果显示,CL-64菌株的发酵液(1L),酵母报告基因(CDRE::LacZ)模型检测IC50为0.16μL。等体积的乙酸乙酯萃取24h后,取有机相40℃旋转蒸发,并用100mL的无菌水溶解,检测其IC50为0.0145μL。大孔树脂H103进行吸附,20%、40%、60%、80%、100%的乙醇梯度洗脱,收集60%乙醇洗脱液100mL,旋转蒸发,等体积无菌水溶解,并检测其IC50为0.113μL。阴离子交换树脂D293和201×7(717)进行离子交换层析,0.5mol/L NaCl作为洗脱剂,只收集第一个峰值的洗脱液13 mL,并检测其IC50为5μL。G-25葡聚糖进行凝胶层析,无盐水洗脱,收集洗脱液3 mL,检测IC50为20.8μL。高效液相色谱HPLC检测分离纯化后的样品,出峰时间约2.7min,纯度为87.29%。本研究通过筛选得到3株对CN有显著抑制活性的菌株。其中抑制活性最高的菌株CL-64为链霉菌属,所产活性物质对酿酒酵母报告基因(CDRE::LacZ)模型有较强的抑制活性,并用酿酒酵母△mpk1和△cnb1双基因合成致死模型对该菌株进行验证。本实验已完成对CL-64菌株所产的活性物质分离纯化体系的构建,后续实验可以继续完善对该菌株种的鉴定和活性物质结构的鉴定,并且可以在人体体外试剂盒模型中探究活性物质的作用机理。
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