内生真菌次生代谢产物在药物与分子生物学方面的应用

内生真菌次生代谢产物在药物与分子生物学方面的应用
作者：孙毓焓，姜春艳，贺胜，吕明，江苏洋，高原
来源：《新经济》 2016年第20期
哈尔滨商业大学药学院细胞与分子生物学研究所
孙毓焓姜春艳贺胜吕明江苏洋高原
摘要：本文通过对药用植物内生真菌次生代谢产物研究现状进行概述，总结了目前对内生
真菌来源的抗肿瘤化合物、抗生素化合物、治疗糖尿病等多种活性化合物的研究进展，也介绍
了内生真菌次生代谢产物在细胞与分子生物学的层面的作用及机制，为内生真菌药物资源的开
发和利用奠定了基础。

关键词：内生真菌次生代谢产物药物生物大分子
基金项目：哈尔滨商业大学创新创业计划省级项目，项目编号：201510240035。

1、内生真菌概述
植物内生真菌是指生活在健康的植物组织和器官内部，被其感染的宿主植物却暂时不表现
出明显的病症的真菌类群。

自从1898年vogl从黑麦草种子内分离得到第一株内生真菌，国内
外学者开始了对内生真菌的研究及关注。

然而，因为内生真菌长期生活在健康植物组织内部，
这些植物组织并没有外在的感染症状，所以它的存在、作用及功能一直被人们所忽视。

直到1993年美国蒙大拿州立大学的Strobel小组从短叶红豆杉（TaxusbrevifolianNutt.）中首次
分离得到一株能合成抗癌药物紫杉醇的内生真菌，关于内生真菌及其次生代谢产物才引起了人
们的广泛关注。

2、内生真菌次生代谢产物研究进展
内生真菌与植物体共生，同时内生真菌也起着维系宿主植物正常生理活性的功能。

内生真
菌在生长的过程中所分泌的次级代谢产物，是微生物药理活性代谢物的重要来源。

这些代谢产
物的种类丰富，主要有黄酮类化合物、甾体类化合物、多肽及环肽类化合物、醌类化合物、苯
丙素类化合物、香豆素类化合物、萜类化合物以及生物碱类化合物。

这些次级代谢产物多数具
有广泛的生物活性，也为新型药物的研发开辟了巨大的资源宝库。

2.1抗肿瘤类活性化合物。

紫杉醇（Taxol）是目前从植物中发现的最重要的抗癌药物之一，是一种临床上治疗乳腺癌、子宫癌、卵巢癌的良效抗肿瘤药物，是近年抗癌药物的最重大发现
之一，已于1992年被美国食品和药品管理局（FDA）批准为治疗转移性卵巢癌的新药上市。

但
是由于紫杉属植物生长缓慢，紫杉醇产量低，自然资源极其匮乏。

1993年，Strobel小组从短
叶红豆杉中分离得到了第一株能够合成紫杉醇和紫杉烷类化合物的内生菌——安德氏紫杉霉Taxomycesandreanae。

这一发现为解决紫杉醇资源短缺提供了新途径。

此外，长春新碱是从长
春花Catharanthusroseus(L.)G.Don中发现并提取出的一种应用广泛的抗肿瘤药物，一般用于
治疗恶性淋巴瘤等癌症。

张玲琪等从长春花茎皮中分离得到可以产生长春新碱的内生真菌
97CG3，为长春新碱的药源供给提供了新的途径；鬼臼毒素是存在于足叶草等鬼臼类植物中的天然木质素，其糖苷具有显著的抗肿瘤活性。

这些抗肿瘤活性成分在抗肿瘤药物研发领域具有着
深远的影响。

2.2抗生素类活性化合物。

由于抗药性、真菌感染等问题日益严重，更多的患者需要新型
药物的治疗，人们把目光逐渐转移到了内生真菌这一新的天然药库上。

目前对内生真菌来源的
抗细菌和抗真菌物质的研究已逐渐展开。

StrobleG等从雷公藤Tripterygeumwilfordii中分离
得到一株栎树拟隐孢壳cryptosporiopsiscf.quercina内生真菌，它能产生一种新型环肽抗生素—cryptocandin，对癣菌及白色念珠菌有强烈的抑杀作用。

姜广策等从中国南海红树中分离
得到了发酵液粗提物具有抗菌活性的内生真菌，通过红外光谱和X光结晶衍射等方法对发酵液
进行化学成分分析，证明该菌株能够产生灰黄霉素A和醌类抗生素B、C、D等。

戴传超等人从
一些大戟科药用植物中得到的内生真菌可产生杀菌活性的物质，分别对假丝酵母、隐球酵母、
大肠杆菌、长球菌和葡萄球菌具有广谱或专一抗性。

大量产抗生素内生菌的发现，为我们从内
生菌中寻找产药用抗生素的内生菌奠定了基础。

2.3抗氧化类活性化合物。

关于内生真菌抗氧化活性成分的研究也日益引起了人们的关注。

王梅霞等通过对银杏、杜仲内生真菌刺盘孢Colletotrichumsp.，刺孢壳chaetomellasp.的初
步研究表明两种菌能够产生具有抗氧化活性的次生代谢产物，通过薄层层析和高效液相等方法
对抗氧化活性成分的检测分析表明其活性成分为黄酮类化合物。

人们从Terminaliamarobensis
植物内生真菌小孢拟盘多毛孢Pestalotiopsismicrospora的发酵提取物中分离到具有抗氧化活性的异苯并呋喃类化合物Isopestacin。

2.4 其他活性化合物。

此外，大量其他生物活性的产物
在内生真菌中也陆续发现。

热带内生菌 Pseudomassaria sp.产生的次级代谢产物中分离出一种类似胰岛素的小分子化合物，该物质可使人的胰岛素受体酪氨酸β 亚基磷酸化，并可使
胰岛素受体的作用底物磷酸化，激活蛋白激酶 B（Akt），起着类似胰岛素中介作用的效果，此小分子化合物制成片剂给大鼠模型口服后，能明显降低血糖。

有些药用植物内生菌的次级代谢
产物能够促进植物的生长如植物生长素（IAA）、赤霉素（GA）等。

药用植物内生真菌还能产生免疫抑制剂。

雷公藤中的镰孢菌属内生真菌能产生两种非细胞毒的二萜吡酮类化合物Subglutionol A 和B，它们具有免疫抑制活性。

2.5 内生真菌次生代谢产物对生物大分子的影响。

内生真菌次生代谢产物的某些生物活性
主要是通过作用于生物大分子完成的。

杜仲内生真菌Y18 代谢产物对大肠杆菌细胞膜影响比较
明显。

处理4h 后，大肠杆菌菌液相对电导率为16.22%，PI 阳性细胞的比例达到25.31%。

PI
阳性细胞表明其细胞膜受到损伤。

全细胞蛋白质结构发生了明显的变化。

蛋白结构变化主要是
β 折叠增加，由处理前的34.60%增加到41.47%;α 螺旋、无规卷曲、β 转角结构均有降低，无规卷曲由21.80%下降到18.67%，下降最为明显。

对分离自苦荞花的内生真菌KQH-01 和KQH-02 的醇提物诱导HepG2细胞凋亡进行了荧光染色、DNAladder 和流式细胞(FCM)分析
显示，内生真菌KQH-01 和KQH-02 次生代谢醇提物能诱导HepG2 细胞凋亡。

3、存在的问题及展望
综上所述，药用植物内生真菌能够产生与宿主植物相同或相似的活性次生代谢产物。

从传
统药用植物和一些特殊环境中生长的植物的内生真菌代谢产物中寻找药用物质和新型活性产物，能够在很大程度上丰富人类的药物资源；从各个层次上深入探讨内生真菌和宿主之间的相互关
系及作用，有助于进一步了解内生真菌的生物学本质；借助分子生物学的手段研究植物内生真
菌次级代谢物的生物合成机理，也将极大地推动对内生真菌及其药用价值的研究。

参考文献
[1] 胡凤，程玉鹏，王振月等. 药用植物内生真菌研究现状及其应用前景[J].生物技术通讯，2008，5: 781-783
作者简介：
高原（1983 年7 月-），女，讲师，博士。