現代微生物全解講課稿

現代微生物全解海洋微生物種類數百萬-數千萬種陸地已知大約十萬種，剩余的150萬種在海洋當中。致病性微生物霍亂弧菌：霍亂，胃腸炎，菌血癥創(chuàng)傷弧菌：嚴重致死性感染，壞疽，休克副溶血性弧菌：食物中毒溶藻弧菌，擬態(tài)弧菌引起腹瀉、中耳炎等金黃色葡萄球菌，銅綠假單胞菌，大腸桿菌等海洋病毒海洋病毒數量是細菌和真菌總和的15倍，每秒鐘1023感染，是海洋生物致病的主要原因。蝦類：白斑綜合征，感染后死亡50%淋巴囊腫病病毒引起河豚損傷貝類：甲肝病毒富集。海洋真菌：白假絲酵母菌，鐮刀菌20世紀60年代首次報道甲殼綱病毒，目前甲殼類病毒發(fā)現30多種，其中對蝦病毒有17種左右。太平洋沿岸國家對蝦病爆發(fā)。對蝦桿狀病毒（RV-PJ）、系統(tǒng)外胚層和中胚層桿狀病毒（SEMBV）、皮下及造血組織壞死桿狀病毒（HHNBV）、中國對蝦桿狀病毒（PCBV）、白斑綜合征相關桿狀病毒（WSBV）。5種病毒引起的對蝦個體病狀、組織病理學相似。主要是皮下組織、造血組織和結蹄組織。病蝦的肝胰腺腫大、發(fā)白感染的細胞典型的核腫大，易形成包涵體。腸上皮、真皮等發(fā)生病變。傳播途徑水平傳播食入途徑：病蝦、糞便接觸途徑：表面受損。垂直傳播卵巢傳播：病毒經卵子傳染給子代。診斷技術直接壓片技術、暗視野顯微鏡技術、病理組織學測定、投射掃描電鏡、熒光抗體技術、酶聯(lián)免疫技術、核酸探針、PCR法防治原則尚無有效治療辦法。主要依靠早期治療病原體、對蝦、環(huán)境是蝦病三要素。（1）改善養(yǎng)殖環(huán)境：部分收獲、減少對蝦池中的生物量，增加日常換水。（2）控制消滅病原體：干燥，pH，加熱，紫外線和消毒劑（3）提高對蝦機體抗病能力的研究引進、建立抗病的品種利用藥物餌料提高對蝦自身非特異性免疫能力制備有效的病毒疫苗進行預防接種是控制病毒流行病流行的重要手段。轉基因手段將某種基因轉入蝦體內，達到抗病目的。a表達某種病毒包膜蛋白的基因轉入蝦體內，使之表達。b將表達某種核酸酶的基因轉入蝦體內，該酶可以特異性切割病毒核酸。c將病毒包膜蛋白的反義RNA基因導入蝦體，轉錄，與病毒的包膜蛋白mRNA結合，阻止mRNA翻譯成病毒包膜蛋白。世界海洋微生物的開發(fā)研究截至目前為止，全世界范圍內已從海洋動植物、海洋微生物中分離到新型化合物10000多種，其中申請專利的化合物數百種。人們已從微生物中發(fā)現了30000一50000種天然產物，其中10000多種具有生物活性，8000多種是抗菌和抗腫瘤化合物。海洋微生物產生的活性物質海洋生物是新型藥物和其它具有獨特藥用價值的生物活性物質的重要源泉，其代謝產物多具有新穎的化學結構和獨特生理功能，包括苷類、甾醇類、生物堿類、多糖、肽類、核酸、蛋白質、酶類等。1.抗生素類頭孢菌素類氨基糖苷類（1）小諾霉素(Mieronomiein):又名相模霉素，因首先從日本相模灣的小單抱菌株中產生的，抗菌譜近似慶大霉素。（2）氨基糖苷8510-1抗生素:方金瑞等人從廈門鼓浪嶼附近的海底的泥樣中分離得到一種鏈霉菌亞種經發(fā)酵提取得8510-1。對綠膿桿菌和一些耐藥性革蘭陰性菌有較強活性。（3）天神霉素(istamyeins):目前已從海洋微生物如細菌、放線菌、真菌中分離出大量抗生素、抗病毒、抗腫瘤，酶類抑制劑，如天神霉素由海泥的鏈霉菌S.tenjimariensis中分得的，該抗生素具有強大的抑制革蘭陽性菌和革蘭陰性菌活性。2.抗腫瘤活性物質（1）放線菌抗腫瘤海洋放線菌最先成為海洋微生物抗腫瘤活性物質研究的焦點,是最有經濟價值和生物技術價值的原核生物之一。從放線菌S.sioyaensisSA-1758中分離的生物堿altmaicidin顯示強的體外抗L1210鼠性淋巴白血病和IMC癌細胞。Romero等從海洋放射菌L-13-ACM-092的菌絲體中分離到多肽Thiocoraline,該物質對P-388、A-549和MEL-28有強的細胞毒活性。Imamura等從Pelagiobactervariabilis中得到吩嗪抗生素PelagiomicinsA,B和C,在體內外均顯示較強的抗腫瘤活性。Fuchao等于2005年從海洋放線菌Streptomycessp.中分離到化合物chinikomycinA和chinikomycinB,其中A在體外對乳腺癌、黑色素瘤和腎癌具有選擇性抑制作用。Fuchao等于2005年從海洋放線菌Streptomycessp.中分離到化合物chinikomycinA和chinikomycinB,其中A在體外對乳腺癌、黑色素瘤和腎癌具有選擇性抑制作用。Rajendra等于2004年從海洋放線菌Streptomycessp.中分離到新化合物TrioxacarcinsA對腫瘤細胞株HT-29、SF-268、H-460、LXFA526L、LX-FL529L、MCF-7、MEXF514L、PC3M和RXF631L都顯示了較強的抗腫瘤活性。Mitchll從海洋沉積物放線菌Streptomycesaureoverticillatus(NPSOO158)中分離得到1種新穎的大環(huán)內酰胺(Aureoverticillactam),研究表明該化合物具有抗腫瘤活性。（2）海洋細菌的抗腫瘤活性物質日本學者在日本海的海泥中分離到一株海洋細菌AlteromanasHaloplanktis,它能產生抑制腫瘤細胞的離子載體類代謝產物。K.Custafson等從海洋細菌中分離到大環(huán)內酯類化合物Maclolactins,其具有抗腫瘤、抗病毒、抗菌等功能。海洋粘球菌Chondromyces中發(fā)現一類新型縮酚酸肽ChondramidesA-D,對多種人類瘤細胞有極強的細胞毒活性。鏈霉菌培養(yǎng)物中發(fā)現的新代謝物anthranilamides能抑制人結腸癌細胞HCT-116。從佛羅里達水母體內分離到1種海洋細菌可產生新抗生素SalinamideA、B。γ-Indomycinone是海洋鏈霉菌產生的抗腫瘤活性物質,對HCT細胞有微弱的細胞毒性。Kameyama從日本海北部約3300米深的海泥中分離到需要由海水配制培養(yǎng)基的菌株teromonashaloplanktis,它能產生一種新型結構的Siderophore類代謝物(Bisucaberin),它與巨噬細胞、纖維肉瘤1023等腫瘤細胞一起培養(yǎng)時,溶瘤細胞作用明顯。從海洋藻青菌lyngbyamajuscula中提取的化合物curacinA也已證明可作用于紡錘體微管蛋白,抑制癌細胞分裂。UMEZAWA報道海洋微生物潮濕黃桿菌Flavobacteriumuliginosum能產生一種胞外多糖(Marinactan),能夠增強免疫活性,促進體液免疫和細胞免疫,抑制多種動物移植腫瘤,已用于臨床?；钚晕镔|Kosinostatin和異醌環(huán)素B是從海洋小單胞菌屬TP-A0468的培養(yǎng)液中分離得到的一類醌環(huán)類抗生素,它對人的骨髓性白血病U細胞有明顯的細胞毒性,并對21種人類癌細胞具有抑制作用。（3）真菌抗腫瘤VerdierPinard等從加勒比海真菌Lyngbran1ajHSCtlla中分離得到1種酰胺類化合物CuracinA,其具有抗有絲分裂和抗腫瘤活性。從海藻Sargassumtortile分離出1株真菌Leptosphaeriasp,從中分離得到6種新結構的細胞毒性物質(Leptosins),并具有較強的抗腫瘤功能。王書錦等從遼寧黃海、渤海地區(qū)的海水、海泥及海洋動物體中分離的海洋真菌中獲得12株能產生抗腫瘤活性先導化合物的菌株,其中1株海洋擬青霉菌具有抗菌抗腫瘤活性。FENICAL等從Exserohilumrostratum的培養(yǎng)液中分離得到4種新型化合物RostratinsA-D(1-4)],它們能殺傷HCT-116細胞,該小組還從海洋Fusarium屬真菌發(fā)酵物中獲得3種新的二倍半萜neomangicolsA、B和C,其中A和B具有抑制人克隆癌細胞HCT-116的活性。江紅等在篩選新免疫抑制劑的過程中,從海洋青銅小單孢菌MicromonosporachalceaFIM02-523發(fā)酵液提取到脂肽類化合物FW523,經純化得到5個組分。組分3(FW523-3)與抗腫瘤抗生素rakicidinB同質,但它具有與紫杉醇相當的抗腫瘤活性和與環(huán)孢菌素相當的免疫抑制活性。3.酶及酶的抑制活性QR(醌還原酶)是一種致癌物質解毒酶,化合物B和C作為QR的激活劑也表現出了中等強度活性。另外,化合物B對細胞色素P4501A表現出抑制活性,其IC50值為3.0μM,化合物C對雌激素生物合成中起重要作用的芳香酶也表現出了微弱的抑制活性。4海洋生物毒素海洋中有很多生物體內具有生物毒素,這些生物毒素一方面對人體有害,但另一方面在量少的情況下又是很好的生物藥品。海參毒素河豚毒素5.不飽合脂肪酸廿碳五烯酸EPA廿十二碳六烯酸DHAEPO促紅細胞生成素（Erythropoietin）6.蛋白質及多肽類蛋白質廣布于各種生物組織中，在海洋生物尤其是海洋微生物中也是大量存在。7.胡蘿卜素大多數海洋微生物都無法在常規(guī)的實驗條件下培養(yǎng)，因此極大地限制了從海洋微生物中分離抗腫瘤活性物質的研究，因此未來研究的重點是加強對海洋微生物基礎生物學的研究，深入了解海洋微生物的特殊營養(yǎng)要求，尤其是“不可培養(yǎng)微生物”的培養(yǎng)大多數海洋微生物不能獲得純培養(yǎng)的原因基于16SrDNA序列分析的研究方法顯示,海洋中的絕大多數微生物都未獲得純培養(yǎng)。Kogure用直接活菌鏡檢計數法(directviablecount,DVC)發(fā)現海水中90%以上的細菌都是活的,但是在培養(yǎng)基平板上卻僅有少數的細菌(0.01%~0.1%)能形成可見的菌落。大多數海洋微生物不能獲得純培養(yǎng)的原因可能是多方面的。實驗室的純培養(yǎng)破壞了微生物細胞之間的交流培養(yǎng)條件與原生態(tài)環(huán)境差別太大氧化脅迫引起細胞損傷生長緩慢的微生物被忽視由于種種原因,大多數海洋微生物尚未被培養(yǎng)。近年來,不采用培養(yǎng)手段,而利用分子生物學技術和手段,例如宏基因組學(Metagenomics)的方法來獲取海洋不可培養(yǎng)微生物的基因資源已逐漸成為一大研究熱點領域。目前對未培養(yǎng)微生物

的主要研究手段FISH（fluorescenceinsituhybridization）非放射性原位雜交技術和微放射自顯影(microautoradiography)結合起來,稱為FISH-MAR或MICRO-FISH。它的目的是在單細胞水平上,將具有放射性標記的底物的代謝途徑與系統(tǒng)信息聯(lián)系起來,但這種方法受到能被放射性同位素標記的底物的限制。其他技術用穩(wěn)定碳同位素標記的底物,能與生長細胞中的成分結合到一起,如脂肪酸和DNA,這些被同位素標記的成分最終被重新獲取并分析。這些方法能夠直接洞察環(huán)境中微生物的功能。宏基因組(Metagenomics)泛指某一自然環(huán)境中全部微生物的基因組群(the

genomesofthetotalmicrobiotafoundinnature)其研究策略克服了絕大多數環(huán)境微生物難于通過一般實驗室分離培養(yǎng)的現實。宏基因組技術是將樣品中的總DNA提取出來后,用核酸內切酶進行部分消化,再與質粒、黏粒、細菌人工染色體等載體連接,轉入宿主細胞,構建成宏基因組文庫,再篩選新的活性物質或基因。雖然在目前的海洋微生物培養(yǎng)方面,來自基因組的信息還不是一個主要的因素,但它已經被用來為生活在