海洋微生物是活性物质的重要来源。但微生物代谢物组成复杂,活性化合物往往丰度很低,无目标的分离纯化过程繁琐、低效。
- ~9 j. B# Q) {2 w" X% p i近日,自然资源部第三海洋研究所邵宗泽研究员团队,立足海洋微生物菌种保藏管理中心(MCCC)丰富的芽孢杆菌资源,从中挖掘对高致死性弧菌(vp-HL,可引起对虾“玻璃苗病”)有抑制活性的物质。通过将代谢组学、分子网络以及质谱结构相似性网络注释平台相结合,建立了一种海洋微生物活性物质高效挖掘的“代谢组学-分子网络”综合策略,实现了活性物质寻找过程从“大海捞针”式向“顺藤摸瓜”式的转变。相关研究成果发表在分析化学领域顶级学术期刊美国化学会旗下《Analytical Chemistry》(中科院一区TOP期刊)。+ G" n0 Z! H: I! S& b- o
研究人员对MCCC库藏海洋芽孢杆菌进行了广泛的活性筛选,从中发现了高活性菌株。以抗菌活性作为表型,运用代谢组学工具发现了造成菌株高活性的“生物标志物”分子。运用分子网络工具,预测活性物质是一类amicoumacin分子。进一步,在分子网络工具指导下,研究人员针对性获取了amicoumacin分子,并利用高分辨质谱、一维和二维核磁共振谱解析了其分子结构,验证了其抑制vp-HL的活性。分离结果证实了代谢组学与分子网络的分析预测,形成了闭环。
. U! o- P! a" N这项工作揭示了海洋芽孢杆菌来源代谢物对抗新型病原菌的潜力。更重要的,这一研究提出了一种综合策略,利用代谢组学和分子网络的优势,不经系统性的分离即可高效预测活性化合物类型,从而揭示粗提物中的“暗物质”。这一策略通过精准定位分离过程中的目标,克服了分离过程的随机性,提高了天然产物发现的效率和经济性,将在海洋微生物资源应用潜力的高效挖掘与评价中获得重要应用。- `9 ]" ?& ?% J+ T [
海洋三所夏金梅副研究员及其硕士生似鸿坤为论文共同第一作者,海洋三所王伟毅研究员和邵宗泽研究员为论文共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、所基本科研业务费和厦门南方海洋研究中心项目等的资助。4 d, V$ g: _; v; y R; a. H
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8 _- {4 C3 Y8 M Y0 [ ~9 `$ T. ^3 N, _9 l图1 分子网络预测和指认仅在高活性菌株中产生的化合物# W; i5 o$ [1 q2 X
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信息来源:自然资源部海洋三所 。 |