脂肽类生物表面活性剂的研究进展

（青岛科技大学化工学院，山东青岛266042）

脂肽类生物表面活性剂（lipopeptide biosurfactants）是微生物在一定条件下培养时，代谢过程中分泌出来的具有表面活性的脂肽类化合物。这些活性物质具有独特的两亲性分子结构，同时存在极性亲水的肽键及脂肪烃链组成的非极性憎水基，具有特殊的功能。脂肽类生物表面活性剂可以表现出多样的生物活性，在医药、食品、化妆品、农业生产、环境治理及石油工业等领域有广阔的应用前景，已成为发展新型环保绿色工业的“助力剂”，具有巨大的生态、社会和环境效益。因此，研究不同种类的脂肽类生物表面活性剂及其产生菌具有非常重要的商业价值。作者简介了脂肽类生物表面活性剂的产生菌及其种类，重点介绍了海洋微生物所产的脂肽类表面活性剂，并展望了其研究前景。

1 脂肽类生物表面活性剂的产生菌

自然界中酵母菌、真菌、细菌等多种微生物都可以产生具有表面活性的脂肽类物质。据文献报道，产脂肽类生物表面活性剂的菌株主要有芽孢杆菌属（Bacillussp.）、梭菌属（Clostridiumsp.）、假单胞菌属（Pseudomonassp.）、沙雷氏菌属（Serratiasp.）、曲霉菌属（Aspergillussp.）、隐杆菌属（Empedobacter haloabiumsp.）和游动放线菌属（Actinoplanessp.）、链霉菌属（Streptomycessp.）、节杆菌属（Arthrobactersp.）、分枝杆菌属（Mycobacteriumsp.）等，既有来自陆地的微生物，又有来自海洋的微生物。

2 脂肽类生物表面活性剂的种类

脂肽通常是由氨基或羟基脂肪酸与肽链或肽环构成的一类生物表面活性剂。根据其结构特征分为环状脂肽（cyclic lipopeptide）和线性脂肽（linear lipopeptide）。

2.1 环状脂肽

环状脂肽是由氨基酸组成的肽链以及羟基或氨基脂肪酸链两部分结构组成的，脂肪酸链上的羟基或氨基与肽链氨基酸上的羧基结合形成内酯键或酰胺键，而成为环状的脂肽化合物。环状脂肽主要有地衣素（lichenysin）、环状缩酚肽（cyclic depsipeptide）、伊枯草菌素家族（iturins）、棘白菌素（echinocandin）、丰原素（fengycin）和制磷脂菌素（plipastatin）、八肽菌素（octapeptin B5）等。

2.1.1 地衣素（lichenysin）

B.licheniformis以及B.subtilis均可产生lichenysin，有4种常见的异构体，分别为Lichenysin A、B、C和D，氨基酸序列为L－Gln－L－Leu（or Ile）－D－Leu－LVal（or Ile）－L－Asp－D－Leu－L－Ile（or Val）［1］。

2.1.2 环状缩酚肽（cyclic depsipeptide）

由镰孢霉（F.equiseti）代谢产生的cyclic depsipeptide A，对绿霉菌（P.digitatum）具有抑制活性［2］。

2.1.3 伊枯草菌素家族（iturins）

iturins主要由B.subtilis和B.amyloliquefaciens产生，目前已发现6种iturins异构体A、B、C、D、E和AL，具有抗真菌、抗细菌和溶血的活性及表面活性。

Mycosubtilin是一种由非核糖体合成的iturins家族脂肽，由B.subtilisATCC6633 产生，结构为C14～17－β－amino fatty acid－L－Asn－D－Tyr－D－Asn－L－Gln－L－Pro－D－Ser－L－Asn，表现出很强的抗植物病原真菌活性［3］。

Bacillomycin由B.amyloliquefaciens产生，有4种同系物Bacillomycin L、D、F 和Lc。其中，Bacillomycin D 对黄曲霉（A.flavus）、黄瓜枯萎病菌（F.oxysporum）等多种植物病源真菌具有拮抗活性［4］。Bacillomycin L 由B.amyloliquefaciensK103 产生，也是一种抗真菌化合物［5］。

Bacillopeptin A［6］和B1［7］都是来自于海洋B.amyloliquefaciensSH－B74的脂肽，对玉米纹枯病菌（R.solani）及苹果干腐病菌（B.ribis）具有拮抗作用。

B.subtilisSSE4产生的Subtulene A 是一种环脂肽类抗生素，氨基酸结构为：C15－β－amino acids－L－Asn－D－Tyr－D－Asn－L－Gln－L－Pro－D－Asn－L－Ser［8］。

2.1.4 棘白菌素（echinocandin）

echinocandin最初是从菌株A.rugulosus的发酵液中获得的，具有良好抗真菌活性，是一类脂肽抗真菌剂的总称（表1）。

表1 棘白菌素类的环状脂肽［9－10］Tab.1 The cyclic lipopeptides of echinocandin［9－10］

2.1.5 丰原素（fengycin）和制磷脂菌素（plipastatin）

由于fengycin的结构与plipastatin高度相似，因此国际上通常将这两种化合物归属为同一类物质［11］。fengycin可由B.subtilis或B.globigii分泌，是由10个氨基酸组成的具有抗生素作用的环脂肽，氨基酸序列为L－Glu－D－Orn－D－Tyr－D－allo－Thr－L－Glu－D－Ala（or D－Val）－L－Pro－L－Gln－L－Tyr－L－Ile。对丝状真菌作用明显，有杀昆虫活性。plipastatin由B.cereus产生，有同系物Plipastatin A1、A2、B1和B2，是一种抗菌脂肽。

2.1.6 八肽菌素（octapeptin B5）

octapeptin B5、B6和B7是多粘菌素B 的结构类似物，由Paenibacillustianmuensis产生。octapeptin B5的抗革兰氏阴性菌活性最好，大肠杆菌和Pseudomonassp.对其最为敏感［12］。

2.2 线性脂肽

2.2.1 TAN 1511

从产紫晶链孢囊菌亚种（S.amethystogenessubsp.fukuienseAL－23456）发酵液中可以分离制得TAN 1511（A～C）［13］。TAN 1511可促进雌鼠骨髓细胞增殖。

2.2.2 Dragonamide

Gunasekera等［14］从一株海洋蓝细菌L.polychroa中分离到2个线性脂肽Dragonamide C和D，它们对骨肉瘤细胞、神经瘤细胞IRM－32 有抑制作用。Balunas等［15］报道了L.majuscula产生的3种线性脂肽Dragonamide E、A 及Herbamide B，对利什曼原虫具有很好的抑制效果。

3 海洋微生物所产的脂肽类表面活性剂

由于海洋环境的特殊性，海洋微生物具有独特的代谢方式，产生很多结构新颖的环肽类成分次生代谢产物。目前从海洋微生物中发现的脂肽类次级代谢产物的生物活性主要表现在免疫调节、抗细菌、抗真菌、抗病毒和抗癌等。

3.1 Laxaphycin

Bonnard等［16］从海洋蓝藻中分离出了一系列的细胞生长抑制环肽Laxaphycin，其中Laxaphycin A 和B能够抑制癌细胞的增殖。

3.2 Antillatoxin

从蓝细菌L.majuscula发酵液中分离得到的Antillatoxin（ATX）能够促进神经轴突的生长［17］。Nogle等［18］从L.majuscula提取物中分离得到的Antillatoxin B具有神经毒作用。

3.3 Marinhysin A

Marinhysin A（MA）是由海洋BacillusmarinusB9987产生的具有抗真菌活性的环脂肽类化合物［19］，具有较广抑菌谱，对番茄早疫病菌、小麦赤霉病菌和棉花黄萎病菌等植物病原菌均有抑制作用，而且盆栽效果良好［20］。

3.4 Tauramamide

Desjardine等［21］从一株海洋Brevibacilluslaterosporus中分离到1种脂肽类化合物Tauramamide，对肠球菌Enterococcussp.有抑制作用。

3.5 Malyngamide

在蓝细菌中发现的具有抗癌活性的脂肽类表面活性剂有Malyngamide 2、3和4。Malyngamide 2可由L.sordida产生，抑制 H－460 人肺癌细胞；Malyngamide 3 由L.majuscula产生，抑制MCF7 和HT－29 细胞；Malyngamide 4 由海洋丝状蓝藻（Mooreaproducens）产生，抑制肿瘤生长，对结核分枝杆菌M.tuberculosis有体外抑制作用［22］。

3.6 Halobacillin

Jacqueline等［23］从海洋Bacillussp.发酵液中分离到了iturins类循环酰基肽：Halobacillin 1 和2，它们对HCT－116细胞有抑制作用。

3.7 Isomalyngamide

Isomalyngamide是从L.majuscula培养液中分离得到的一种脂肽类表面活性剂，可以抑制MCF－7和MDA－MB231癌细胞［24］。

本实验室分离的耐盐短杆菌（Brevibacterium halotolerans），其所产活性物质为脂肽类表面活性剂，具有优越的表面活性。另一菌株B.amyloliquefaciens产生的活性物质也属于脂肽类。

4 展望

人们从多种微生物（包括海洋微生物）中已发现和分离了许多具有表面活性的脂肽类化合物，为药物开发及工业应用研究提供了重要的先导化合物，有力地推动了天然产物化学的发展。许多新化合物结构复杂、活性显著，对合成化学也将是新的挑战，目前，对某些化合物生物合成规律的研究也取得了较大进展［25］。我国海域辽阔，海洋微生物种类繁多、分布广泛，资源十分丰富，因此，对海洋微生物活性产物的研究需要进一步加强。

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