耐輻射奇球菌代謝產物中的化學成分

陳 立,周義龍,邢瑞云,朱 捷,董俊興

軍事醫學科學院放射與輻射醫學研究所,北京 100850

耐輻射奇球菌代謝產物中的化學成分

陳 立＊,周義龍,邢瑞云,朱 捷,董俊興

軍事醫學科學院放射與輻射醫學研究所,北京 100850

通過甲醇提取、硅膠柱色譜、重結晶分離純化,從耐輻射奇球菌 (Deinococcus radiodurans)代謝產物中分離得到五個化合物,根據光譜數據鑒定為:腺嘌呤(1),胸腺嘧啶(2),尿嘧啶 (3),腺苷 (4)和 L-丙氨酸 (5)。所有成分均為首次從該細菌的代謝產物中得到。

耐輻射奇球菌;代謝產物;化學成分

耐輻射奇球菌 (Deinococcus radiodurans)是 1956年由 Anderson等在輻射滅菌后仍然變質的肉類罐頭中分離出來的一種微小球菌[1]。該菌在培養基上形成紅色菌落、不形成芽胞、無致病性、革蘭氏染色陽性。菌體形態較大,常形成四聚體。該細菌不但可以耐受 15 kGy急性電離輻射和 60 Gy/h慢性照射,還可以抵抗紫外輻射和過氧化物等DNA損傷劑,并具有很強的抗干燥能力[2],在經受 20 kGy射線的電離輻射后,耐輻射奇球菌是唯一存活的微生物[3]。研究認為其超強抗輻射作用的機制主要存在三個方面:①DNA損傷的高效修復;②特殊的物質結構和生存方式;③對活性氧自由基的有效清除[4]。Carbonneau等[5]研究表明了耐輻射奇球菌中的脂溶性色素可以清除部分 H2O2和·OH。Lemee L等[6]從耐輻射奇球菌代謝產物中分離得到一個新的類胡蘿卜素物質Deinoxanthin,具有抗氧化活性。Tian B等[7]通過化學熒光分析法發現 Deinoxanthin能夠較強地清除過氧化氫和單線態氧,同時對DNA具有保護作用。

為進一步研究耐輻射奇球菌超強抗輻射作用的物質基礎,我們對其代謝產物的化學成分進行了研究,從中分離得到五個化合物,根據光譜學數據鑒定為:腺嘌呤 (1),胸腺嘧啶 (2),尿嘧啶 (3),腺苷(4),L-丙氨酸(5)。所有成分均為首次從該細菌的代謝產物中分離得到。

1 儀器和材料

野生型耐輻射奇球菌 Deinococcus radiodurans R1,取自中國科學院微生物資源中心 (編號:AS1. 633);接種培養基 (0.5%Tryptone/0.3%Yeast extract/12.5%NaNO3);柱色譜用硅膠和薄層色譜用硅膠均為青島海洋化工廠產品;所用試劑均為分析純。

HZ系列恒溫振蕩培養箱 (太倉市實驗設備廠);高速臺式離心機(上海安亭科學儀器廠);CH-300型超聲波清洗機 (北京創新德超聲電子研究所);RE-85A型旋轉蒸發儀 (河南鞏義英峪予儀器廠);RY-1熔點儀 (天津市分析儀器廠);JNM-ECA-400超導核磁共振儀(日本電子株式會社,T MS為內標)。

2 提取與分離

將耐輻射奇球菌接種于培養基中,于 30℃振蕩培養 36 h至對數期,收集細菌,用 PBS液洗兩遍,離心后的菌體加入甲醇超聲提取三次,合并提取液,高速離心收集上清液,減壓濃縮至小體積,用硅膠柱色譜分離,氯仿-甲醇混合溶劑順序梯度洗脫 (50∶1,30∶1,10∶1,5∶1),300 mL等份收集。根據薄層層析合并相同組分,通過反復硅膠柱層析及重結晶得到化合物1～5。

3 結構鑒定

化合物 1 白色粉末,mp.>300℃,1H NMR (DMSO-d6,400 MHz)δ:12.76(1H,s,H-9),8.22 (1H,s,H-2),8.04(1H,s,H-8),7.11(2H,s,-NH2);13C NMR(DMSO-d6,100 MHz)δ:156.5(C-6),152.7(C-2),150.8(C-4),139.7(C-8),118.7 (C-5)。與文獻[8]報道的基本一致,鑒定為腺嘌呤。

化合物 2 白色粉末,mp.>300℃,1H NMR (DMSO-d6,400 MHz)δ:11.03(1H,s,1-NH),10.41 (1H,s,3-NH),7.26(1H,s,H-6),1.75(3H,s,-CH3);13C NMR(DMS O-d6,100 MHz)δ:165.6(C-4), 151.6(C-2),137.7(C-6),107.7(C-5),12.0(5-CH3)。與文獻[9]報道的基本一致,鑒定為胸腺嘧啶。

化合物 3 白色粉末,mp.>300℃,1H NMR (DMSO-d6,400 MHz)δ:7.38(1H,dd,J=7.6 Hz, 6.0Hz,H-6),5.44(1H,d,J=7.6 Hz,H-5),11.00 (1H,brs,3-NH),10.80(1H,brs,1-NH);13C NMR (DMSO-d6,100 MHz)δ:164.4(C-4),151.6(C-2), 142.3(C-6),100.2(C-5)。與文獻[10]報道的基本一致,鑒定為尿嘧啶。

化合物 4 白色粉末,mp.234～236℃,1H NMR(DMSO-d6,400 MHz)δ:8.34(1H,s,H-2),8.14 (1H,s,H-8),7.42(2H,brs,6-NH2),5.87(1H,d,J =6.4 Hz,H-1′);13C NMR(DMSO-d6,100 MHz)δ: 156.0(C-6),152.2(C-2),149.0(C-4),140.0(C-8),119.3(C-5),87.9(C-1′),85.9(C-4′),73.4(C-3′),70.6(C-2′),61.6(C-5′)。與文獻[11]報道的基本一致,鑒定為腺苷。

化合物 5 白色粉末,1H NMR(D2O,400 MHz) δ:3.58(1H,m,H-2),1.28(3H,d,J=7.2 Hz,-CH3)。13C NMR(D2O,100MHz)δ:177.4(C-1),52.1 (C-2),17.8(C-3)。與文獻[12]報道的基本一致,鑒定L-丙氨酸。

1 Anderson AW,Nordan HC,Cain RF,et al.Studies on a radio-resistant micrococcus.i.isolation,morphology,cultural characteristics,and resistance to gamma radiation.Food Technol,1956,10:575-578.

2 Battista JR,Earl AM,Park MJ.Why isDeinococcus radioduransso resistant to ionizing radiation?Trends M icrobiol, l999,7:362-365.

3 White O,Eisen JA,Heidelberg JF,et al.Genome sequence of the radioresistant bacteriumDeinococcus radioduransR1.Science,1999,286:1571-1577.

4 Chen L(陳立),Dong JX(董俊興).Advances in studies on anti-radiation ofDeinococcus radiodurans.Carcin Teratogen M ut(癌變·畸變·突變),2008,20:334-336.

5 CarbonneauMA,Melin AM,Perromat A,et al.The action of free radicals OnDeinococcus radioduransCarotenoids.A rch B iochem B iophys,1989,275:244-251.

6 Lemee L,Peuchant E,Clerc M,et al.Deinoxanthin:A new carotenoid isolated from Deinococcus radiodurans.Tetrahedron,1997,53:919-926.

7 Tian B,Xu ZJ,Sun ZT,et al.Evaluation of the antioxidant effects of carotenoids from Deinococcus radiodurans through targeted mutagenesis,chemiluminescence,and DNA damage analyses.B iochim B iophys Acta,2007,1770:902-911.

8 Zhou JL(周建良),Jiang Y(姜艷),Hua Z M(華志明),et al.Study on nucleosides from Fritillaria puqiensis.Chin Phar m J(中國藥學雜志),2008,43:894-896.

9 SunWX(孫武興),Li X(李銑),LiN(李寧),et al.Chemical constituents of the extraction of bamboo leaves from phyllostachys nigra(lodd.Exlindl.)Munrovar.henonis(Mitf.) stepf.exRendle.J Shenyang Phar m Univ(沈陽藥科大學學報),2008,25:39-43.

10 Li YN(李英娜),Zhang GG(張國剛),Mao DS(毛德雙),et al.Chemical constituents ofBelamcanda chinensis (L)DC.Central South Phar m (中南藥學),2007,5:222-224.

11 ZhangWK(張維庫),Zhang XQ(張曉琦),YeWC(葉文才).Chemical constituents of the aerial parts of Euphorbia sororia.J China Phar m Univ(中國藥科大學學報),2007, 38:315-319.

12 Taddei F,Pratt L.Proton resonance spectra of some aminoacids in aqueous solution.J Chem Soc,1964.1553-1554.

Chem ical Constituents from M etabolites ofDeinococcus radiodurans

CHEN Li＊,ZHOU Yi-long,XING Rui-yun,ZHU Jie,DONG Jun-xing
Institute of Radiation M edicine,Academ y of M ilitary M edical Science,Beijing 100850,China

Five compoundswere isolated from theMeOH extract of metabolites ofDeinococcus radioduransby silica gel column chromatography and recrystallization.On the basisof spectroscopic data,theywere identified as adenine(1),thymine(2),uracil(3),adenosine(4),and L-alanine(5).All compoundswere obtained from metabolites ofD.radiodurans for the first time.

Deinococcus radiodurans;metabolites;chemical constituents

1001-6880(2010)06-1001-02

2009-01-20 接受日期:2009-03-24

國家自然科學基金 (30600781)

＊通訊作者 Tel:86-10-66932294;E-mail:chenli7274@yahoo.com.cn

R284.1;Q939.9

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