| 题名 | 海洋木霉对磺胺类抗生素的转化作用研究 |
| 作者 | 于汶莉 |
| 答辩日期 | 2023-05-26 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院烟台海岸带研究所 |
| 导师 | 季乃云 |
| 关键词 | 海洋木霉 棘孢木霉 磺胺类抗生素 生物转化 转录组分析 |
| 学位名称 | 生物与医药硕士 |
| 其他题名 | Biotransformation of sulfonamides by marine-derived Trichoderma strains |
| 学位专业 | 生物与医药 |
| 英文摘要 | 环境中的抗生素污染已成为亟待解决的难题之一。在长期药物使用、储存和废物处理过程中，抗生素残留对自然环境和生物体造成了不同程度的污染，其中磺胺类抗生素(SAs)因环境检出率高而受到广泛关注。生物转化(包括降解)的方法是解决抗生素污染问题的研究热点，利用微生物转化/降解抗生素具有极大优势。现已报道的磺胺类抗生素转化菌株多以细菌为主，对高浓度磺胺类抗生素的耐受能力较差，关于转化产物的结构、生物转化机制，以及转化产物生物活性等方面研究较少。海洋来源的木霉属真菌(Trichoderma spp.)具有较强的环境适应性，次生代谢途径丰富多样、结构独特，并富含丰富的酶系统，可作为研究磺胺类抗生素转化的重要微生物来源。此外，木霉具有生物转化能力，是对有机化合物进行结构修饰的重要工具，被广泛应用于合成新型杂环化合物和具有生物活性的化合物。 为了探究海洋木霉对SAs的生物转化作用，本研究利用海洋真菌菌株库中的海洋木霉，以RBBR活性蓝平板筛选、磺胺类抗生素去除效果筛选及愈创木酚平板筛选方法对160株海洋木霉进行化学筛选，获得具有转化潜力的菌株7株。在上述菌种筛选的基础之下，对该7株菌以磺胺甲恶唑(SMX)、磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺二甲基嘧啶(SMZ)为底物进行培养，提取转化粗物进行生物筛选，得到能够降低磺胺类抗生素生态毒性的优势菌株A-YMD-9-1，形态学和分子生物学鉴定结果表明该菌株为棘孢木霉(Trichoderma asperellum)。 本研究对棘孢木霉A-YMD-9-1生物转化SMX过程中的生物学性质进行了初步探索，包括对SMX的耐受性、菌丝吸附作用及培养过程中pH值的变化，并对转化最佳培养条件进行研究。结果表明，该菌株对SMX具有高度耐受性，在浓度为400 mg/L的SMX-PDA平板上仍可生长。菌丝吸附实验证明该菌株对SMX的去除能力与菌丝吸附作用相关甚微。培养过程中发酵液pH值的结果表明，新转化产物的生成可能与酸催化过程无关。通过对底物浓度、培养基组成和培养时间的研究获得了棘孢木霉A-YMD-9-1对SMX的最佳转化条件，即SMX浓度为200 mg/L、培养基为Ⅱ(含适量碳/氮源)、培养时间为21天。在该培养条件下，棘孢木霉A-YMD-9-1对SMX具有一定去除能力并且转化产物含量相对较高。 以最佳转化培养条件进行大规模发酵培养，并运用各种现代色谱技术分离得到转化产物，通过现代波谱技术对转化产物进行结构解析及鉴定。在避光条件下得到了1个新的SMX连萜转化产物A-1；在自然光条件下分离得到5个化合物，包括与A-1平面结构相同的新连萜转化产物B-4，1个常见N4-乙酰化转化产物B-3，1个没药烷类倍半萜B-2，1个SMX立体异构体B-5及未转化完全的底物 SMX (B-1)。对获得的化合物生物活性进行研究，结果表明化合物A-1对费氏弧菌(Vibrio fischeri)、杜氏盐藻(Dunaliella salina)及三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的生长抑制作用与SMX相比略低，而N4-乙酰化产物B-3相较于SMX而言，对两种海洋赤潮藻(东海原甲藻Prorocentrum donghaiense、赤潮异弯藻Heterosigma akashiwo)表现出较好的抑制作用，且所有化合物对丰年虾(Artemia salina)均显示低毒性。 针对棘孢木霉A-YMD-9-1对SMX的转化过程，进行了转录组学分析，探究了该菌株对磺胺类抗生素的响应关系或生物转化机制。结果表明，棘孢木霉A-YMD-9-1受到SMX的胁迫时，通过上调与跨膜转运蛋白有关基因，以应对环境的变化；在此过程中，参与编码谷胱甘肽转移酶(GS)、甲基转移酶、醛酮还原酶等解毒蛋白基因同样显著上调，以减少对细胞的损害。此外，与氧化还原、氨基转移等过程相关的氧化还原酶、单加氧酶、转移酶、乙醇脱氢酶等基因表达水平显著上调，可能与SMX降解及转化产物的生成密切相关。 综上所述，本文以海洋木霉为菌源开展对磺胺类抗生素生物转化研究，通过对菌株的筛选、转化培养条件的优化、转化产物尤其是复杂未知转化产物的结构分离鉴定及生物活性评价、转化过程可能涉及的转化机制开展相应研究，并首次报道了磺胺类抗生素的连萜转化产物，有助于充分认识磺胺类抗生素的环境归趋，为磺胺类抗生素的深度生态风险评估提供了新思路。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 117 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/32050]  |
| 专题 | 中科院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 于汶莉. 海洋木霉对磺胺类抗生素的转化作用研究[D]. 中国科学院烟台海岸带研究所. 中国科学院大学. 2023. |
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