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深海沉积物中的红色酵母具有抗癌和抗菌特性

Rhodotorula mucilaginosa物种的红色酵母,由美国GEOMAR海洋生物技术中心(GEOMAR-Biotech)的研究人员对其基因组和化学成分进行了分析。基尔和基尔大学GEOMAR亥姆霍兹海洋研究中心(CAU)。在共同努力下,科学家成功证明了其抗癌和抗菌作用。这项研究部分由基尔大学的基尔海洋科学(KMS)资助,海洋药品。

基尔大学植物遗传学和分子生物学系的研究人员以弗兰克·肯普肯教授为首,为研究人员带来了独特的机会。通过基尔大学地球科学研究所,他的小组可以在与德国研究船MARIA S. MERIAN进行的研究航行中,从大西洋中脊的1,600-4,000 m深度处获取沉积物样本。肯普肯教授的小组从其中一个深度为3600 m的沉积岩心中成功分离并培养了粘液红假单胞菌(Rhodotorula mucilaginosa)的活真菌。这种缓慢生长的酵母属于所谓的担子菌酵母,不应与众所周知的面包酵母混淆。该物种最初生长得很深,可以承受较高的静水压力和相当低的温度。

“利用应用的方法,我们成功地培养了可以在室温和大气压下耐受和生长的酵母菌落。这些实验再次表明具有特定生理特性的微生物在不同的生态位中壮成长。特殊的生态位可以产生具有特殊特征的微生物。因此,对这一特殊属的适应性的假设促使我们进一步分析该物种。”肯普肯说。

LarissaBüdenbender博士共有第一作者,他最终通过组装数百万个DNA片段成功地结合了粘枝红假单胞菌的基因组。此外,鉴定了编码糖脂生物合成途径关键成分的基因,这是开发用于药物和生物技术,食品,化学或农业的各种用途的天然物质的重要途径。

很难分析真菌的全部代谢组学潜力,因为许多天然产物仅在其自然环境中的特殊条件下生产。由于不可能在实验室中模拟大西洋中脊的条件,因此,GEOMAR海洋天然产物化学研究部门负责人,GEOMAR-Biotech负责人Deniz Tasdemir教授和LarissaBüdenbender博士决定分析这种红色酵母。在不同生长条件下的代谢产物生产和生物活性。

Tasdemir教授说:“我们观察到了介质依赖性的差异生物活性,它既可以抑制癌症也可以抑制抗菌。” 接下来,他们使用基于算法的自动代谢组学研究了化学成分,即所谓的酵母代谢组。结果表明,红色酵母非常富含糖脂,被称为脂肪酸的多元醇酯(PEFA),是细胞膜的无磷结构成分,可能在深海环境中保护酵母抵抗渗透压。Tasdemir教授说:““在研究的第一步,我们在酵母中检测到许多此类化合物,这为我们基尔大学同事进行的基因组挖掘研究提供了支持。”

Büdenbender博士采用有针对性的方法纯化结构非常相似的化合物,因此难以纯化化合物。“几种分离的PEFA对文献来说是新的,我们确定了它们非常复杂的化学结构。这些化合物一起出现时似乎显示出更高的抗癌活性,这种现象称为协同作用,我们正试图了解这种作用的原因,”塔斯迈尔教授说。

GEOMAR和基尔大学这两个互补的工作组通过应用多种组学策略进行了卓有成效的合作,从而阐明了深海红酵母在DNA以及代谢产物水平上的新型天然产物的生物合成。用这种油性红色酵母获得的结果可以促进新药物的开发,但将来也可以在食品,化学或农业行业甚至生物燃料中找到生物技术应用。

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