基本信息
- 项目名称：
- 解淀粉芽孢杆菌环二肽的制备及其抗肿瘤活性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 环二肽因其结构的特殊性，使其成为药物化学中一个重要的药效团，亦可作为药物的先导化合物，具有广阔的应用前景。但是由于环二肽的化学合成方法较复杂，所以至今不能批量生产，该发明从微生物发酵产物中，利用现代生物技术分离纯化得到具有较强生理活性的环二肽，为工业化大规模生产奠定了理论和技术基础。
- 详细介绍：
- 环二肽(cyclic dipeptides),又名2,5-二氧哌嗪(2, 5-dioxopiperazines)或2, 5-二酮哌嗪(2, 5-diketopiperazines),由两个氨基酸通过肽键环合形成,是自然界中最小的环肽。环二肽类化合物在自然界广泛存在。目前发现许多环二肽具有较强的生理活性,如抑菌性、抗真菌性、抗肿瘤性、调节激素及能量代谢、介导细胞间通讯,抗健忘等。但是由于环二肽的化学合成方法较复杂，成本高，因此还不能大规模生产。本作品通过研究，使环二肽有望进行工业化生产，并且所采用的磺酰罗丹明B法，简便、敏感、准确、快速，大大精确了研究结果。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 环二肽的种类繁多且功能各异。目前发现许多环二肽具有较强的生理活性,但是由于环二肽的化学合成方法较复杂，成本高，因此还不能大规模生产。许多微生物和植物都能在体内生物合成环二肽类物质，但是其生物合成途径及调控机制还不清楚。本作品通过研究，从细菌发酵液中制备环二肽的方法，使环二肽有望进行工业化生产。通过实验检测环二肽对肿瘤细胞的抑制率，确定抗肿瘤活性的大小，为以后生物药物的开发提供新的思路。
科学性、先进性及独特之处
- 利用解淀粉芽孢杆菌Q426生物合成环二肽，采用磺酰罗丹明B法研究其抗肿瘤活性，并结合显微镜观察细胞形态变化，获得了环二肽- cyclo(Phe-Pro)对肿瘤活性的影响。从微生物发酵液中提取分离得到的天然环二肽，克服了环二肽在化学合成上存在的问题，如产率低，光学异构体无法拆分，优化了环二肽提取分离条件，使其有望实现大规模生产。并且所采用的磺酰罗丹明B法，大大精确了研究结果。
应用价值和现实意义
- 本作品确立了从微生物发酵液中提取分离环二肽的方法。该法可应用到规模性的工业生产之中。因为环二肽的众多生理活性，可将规模生产的环二肽用于开发研究新型临床药物、生物农药等，形成新型产业。尤其是在抗肿瘤活性方面，具有很强的优越性。可将环二肽生产的药物用于肝癌等难治愈疾病的治疗中。
学术论文摘要
- 环二肽是由两个氨基酸通过肽键连接而形成的一个稳定的六元环，由于其结构的特殊性，故成为药物化学中一个重要的药效基团，许多环二肽具有较强的生理和药理活性。本论文确立了解淀粉芽孢杆菌Q426发酵液中制备环二肽的方法，提取分离得到的天然环二肽，最后经过纯化，得到cyclo(Phe-Pro)，该物质对乳腺癌tsFT210、人慢性髓原白血病K562细胞和肝癌细胞HepG2的活性均有抑制作用。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 黄银久，宋宝安，金林红,等.SRB法和MTT法抗肿瘤药物筛选结果相关性研究.生物学杂志，2009，26(4)：13 -16 李冬,朱伟明,顾谦群.海洋放线菌H2003代谢产物中环二肽成分及其抗肿瘤活性的初步研究.海洋科学, 2007, 31(5): 45-48
同类课题研究水平概述
- 环二肽(cyclic dipeptides),又名2,5-二氧哌嗪(2, 5-dioxopiperazines)或2, 5-二酮哌嗪(2, 5-diketopiperazines),由两个氨基酸通过肽键环合形成,是自然界中最小的环肽。环二肽类化合物在自然界广泛存在。迄今为止,已发现许多结构简单的天然环二肽类化合物，如在微生物的发酵液或培养基，大型真菌的菌丝，动物的分泌物及双子叶植物的某些特定部位等。 特别是,由于海洋微生物在低温、高压、寡营养、高盐的海洋环境下能够产生新颖，活性独特的天然产物。因此海洋微生物成为了环二肽化合物丰富的资源。现已从海洋细菌、 海洋放线菌、 海洋真菌、 红树林叶内真菌的代谢产物中已分离出种类繁多的环二肽类化合物。 现经研究发现环二肽的生物活性在抑菌、抗肿瘤、对心血管系统的作用、保护神经元及改善脑功能、脱瘾与解毒等方面均有很好的体现。这引起了很多学者的兴趣。尤其是在抗肿瘤方面，它都具有比较好的抑制活性作用，使其成为了药物化学中一个重要的药效团，亦可作为药物的先导化合物。但现只有利用化学方法合成的环二肽，成本高、操作复杂、污染环境，使得理论和实际应用起来很不方便。 解淀粉芽孢杆菌是一株从土壤中分离的生防细菌。现今已基本达了可工业规模化生产的要求。而本作品从解淀粉芽孢杆菌的发酵液中提取分离出天然活性环二肽的方法，克服了环二肽在化学合成上存在的问题，如产率低，光学异构体无法拆分等。大大优化了环二肽提取分离条件，使其具有了能够批量生产的良好前景。
