耐辐射奇球菌代谢产物中的化学成分

陈 立,周义龙,邢瑞云,朱 捷,董俊兴

军事医学科学院放射与辐射医学研究所,北京 100850

耐辐射奇球菌代谢产物中的化学成分

陈 立＊,周义龙,邢瑞云,朱 捷,董俊兴

军事医学科学院放射与辐射医学研究所,北京 100850

通过甲醇提取、硅胶柱色谱、重结晶分离纯化,从耐辐射奇球菌 (Deinococcus radiodurans)代谢产物中分离得到五个化合物,根据光谱数据鉴定为:腺嘌呤(1),胸腺嘧啶(2),尿嘧啶 (3),腺苷 (4)和 L-丙氨酸 (5)。所有成分均为首次从该细菌的代谢产物中得到。

耐辐射奇球菌;代谢产物;化学成分

耐辐射奇球菌 (Deinococcus radiodurans)是 1956年由 Anderson等在辐射灭菌后仍然变质的肉类罐头中分离出来的一种微小球菌[1]。该菌在培养基上形成红色菌落、不形成芽胞、无致病性、革兰氏染色阳性。菌体形态较大,常形成四聚体。该细菌不但可以耐受 15 kGy急性电离辐射和 60 Gy/h慢性照射,还可以抵抗紫外辐射和过氧化物等DNA损伤剂,并具有很强的抗干燥能力[2],在经受 20 kGy射线的电离辐射后,耐辐射奇球菌是唯一存活的微生物[3]。研究认为其超强抗辐射作用的机制主要存在三个方面:①DNA损伤的高效修复;②特殊的物质结构和生存方式;③对活性氧自由基的有效清除[4]。Carbonneau等[5]研究表明了耐辐射奇球菌中的脂溶性色素可以清除部分 H2O2和·OH。Lemee L等[6]从耐辐射奇球菌代谢产物中分离得到一个新的类胡萝卜素物质Deinoxanthin,具有抗氧化活性。Tian B等[7]通过化学荧光分析法发现 Deinoxanthin能够较强地清除过氧化氢和单线态氧,同时对DNA具有保护作用。

为进一步研究耐辐射奇球菌超强抗辐射作用的物质基础,我们对其代谢产物的化学成分进行了研究,从中分离得到五个化合物,根据光谱学数据鉴定为:腺嘌呤 (1),胸腺嘧啶 (2),尿嘧啶 (3),腺苷(4),L-丙氨酸(5)。所有成分均为首次从该细菌的代谢产物中分离得到。

1 仪器和材料

野生型耐辐射奇球菌 Deinococcus radiodurans R1,取自中国科学院微生物资源中心 (编号:AS1. 633);接种培养基 (0.5%Tryptone/0.3%Yeast extract/12.5%NaNO3);柱色谱用硅胶和薄层色谱用硅胶均为青岛海洋化工厂产品;所用试剂均为分析纯。

HZ系列恒温振荡培养箱 (太仓市实验设备厂);高速台式离心机(上海安亭科学仪器厂);CH-300型超声波清洗机 (北京创新德超声电子研究所);RE-85A型旋转蒸发仪 (河南巩义英峪予仪器厂);RY-1熔点仪 (天津市分析仪器厂);JNM-ECA-400超导核磁共振仪(日本电子株式会社,T MS为内标)。

2 提取与分离

将耐辐射奇球菌接种于培养基中,于 30℃振荡培养 36 h至对数期,收集细菌,用 PBS液洗两遍,离心后的菌体加入甲醇超声提取三次,合并提取液,高速离心收集上清液,减压浓缩至小体积,用硅胶柱色谱分离,氯仿-甲醇混合溶剂顺序梯度洗脱 (50∶1,30∶1,10∶1,5∶1),300 mL等份收集。根据薄层层析合并相同组分,通过反复硅胶柱层析及重结晶得到化合物1～5。

3 结构鉴定

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)。与文献[8]报道的基本一致,鉴定为腺嘌呤。

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)。与文献[9]报道的基本一致,鉴定为胸腺嘧啶。

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)。与文献[10]报道的基本一致,鉴定为尿嘧啶。

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′)。与文献[11]报道的基本一致,鉴定为腺苷。

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)。与文献[12]报道的基本一致,鉴定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(陈立),Dong JX(董俊兴).Advances in studies on anti-radiation ofDeinococcus radiodurans.Carcin Teratogen M ut(癌变·畸变·突变),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(姜艳),Hua Z M(华志明),et al.Study on nucleosides from Fritillaria puqiensis.Chin Phar m J(中国药学杂志),2008,43:894-896.

9 SunWX(孙武兴),Li X(李铣),LiN(李宁),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(沈阳药科大学学报),2008,25:39-43.

10 Li YN(李英娜),Zhang GG(张国刚),Mao DS(毛德双),et al.Chemical constituents ofBelamcanda chinensis (L)DC.Central South Phar m (中南药学),2007,5:222-224.

11 ZhangWK(张维库),Zhang XQ(张晓琦),YeWC(叶文才).Chemical constituents of the aerial parts of Euphorbia sororia.J China Phar m Univ(中国药科大学学报),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

国家自然科学基金 (30600781)

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

R284.1;Q939.9

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