从曼陀罗根际芽孢杆菌中挖掘宝藏：新型化合物与多元药理活性的探索

为探究曼陀罗（Datura metel L.）根际芽孢杆菌（Bacillus velezensis DM）次生代谢产物的药理作用，研究人员开展相关研究。结果发现该菌株含特定基因，其提取物和新化合物有抗癌、抗炎、抗氧化活性。这为开发新型生物活性化合物提供了资源。

　　在神秘的植物王国中，曼陀罗以其独特的药用价值和毒性而闻名。它虽含有多种对人体有益的成分，可用于治疗多种疾病，但同时也存在一定风险。而在曼陀罗的根际土壤里，生活着一群微生物，它们如同隐藏的宝藏，可能蕴含着开发新型药物的关键。目前，寻找环境友好的替代品来取代有害化学物质和农药是研究的热点，微生物产生的次生代谢产物成为了关注焦点。为了深入挖掘这些潜在的宝藏，埃及 - 日本科技大学（Egypt - Japan University of Science and Technology）等机构的研究人员开展了一项关于曼陀罗根际芽孢杆菌（Bacillus velezensis DM）的研究。该研究成果发表在《BMC Complementary Medicine and Therapies》上，为生物活性化合物的开发提供了新的方向。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先是细菌的分离与鉴定技术，从曼陀罗根际土壤中分离出芽孢杆菌 DM，并通过 16S rRNA 测序和系统发育分析确定其分类地位。其次，运用 PCR 技术筛选与生物活性代谢物合成相关的基因，包括聚酮合酶（PKS）基因和脂肽基因。然后，通过固态发酵、萃取和色谱技术对次生代谢产物进行分离、纯化和鉴定。最后，利用 MTT 法、流式细胞术、DPPH 和 ABTS 等实验分别检测提取物和化合物的细胞毒性、诱导凋亡能力、抗氧化和抗炎活性。

研究结果

1. 细菌的分离与分子特征：从曼陀罗根际分离出 35 个不同菌落，经鉴定其中一株为芽孢杆菌 DM，其 16S rRNA 基因序列已存入 NCBI GenBank 数据库（登录号 OR364492）。通过系统发育分析确定了它与其他芽孢杆菌的亲缘关系23。
2. 生物活性代谢物合成基因的筛选：PCR 筛选发现芽孢杆菌 DM 含有 PKS 基因的 KS 结构域，以及编码表面活性素和伊枯草菌素 A 的脂肽基因，这些基因序列也已存入 GenBank 数据库，证实了该菌株的生物活性45。
3. 化合物的分离与鉴定：经过多种色谱技术分离纯化，得到一种新化合物 5,6 - 二（甲基氨基）己 - 5 - 烯 - 1,2,3 - 三醇（1），并通过 1D 和 2D - NMR 等光谱技术确定了其结构16。
4. 细胞毒性和凋亡诱导：芽孢杆菌 DM 提取物对多种癌细胞（MCF - 7、HepG - 2、HCT - 116）具有细胞毒性，对 HCT - 116 细胞的抑制作用最强（IC₅₀为 12.16 ± 0.46 μg/mL）。化合物（1）对 HCT - 116 细胞也有良好的细胞毒性，且对癌细胞的选择性高于阿霉素（Doxorubicin）。此外，提取物能诱导 HCT - 116 细胞凋亡，早期凋亡率为 17.15%，晚期凋亡率为 8.28%，远高于对照组78。
5. 抗氧化和抗炎活性：芽孢杆菌 DM 提取物具有较强的抗氧化活性，对 ABTS 自由基的清除能力优于 DPPH 自由基，IC₅₀分别为 76.8 ± 3.5 μg/mL 和 147.88 ± 5.5 μg/mL。同时，该提取物还表现出显著的抗炎活性，对 5 - 脂氧合酶（5 - LOX）和环氧化酶 - 2（COX - 2）的 IC₅₀分别为 1.927 ± 0.09 μg/mL 和 2.672 ± 0.098 μg/mL，且呈剂量依赖性抑制910。

研究结论与讨论

该研究成功从曼陀罗根际分离出芽孢杆菌 DM，通过分子分析确定了其分类地位，并发现它含有多种与生物活性代谢物合成相关的基因。分离得到的新化合物 5,6 - 二（甲基氨基）己 - 5 - 烯 - 1,2,3 - 三醇（1）具有潜在的抗癌活性，且对正常细胞毒性较低。芽孢杆菌 DM 提取物展现出抗氧化、抗炎和抗癌等多种药理活性，这表明它可能是一种极具价值的生物活性化合物来源。这些发现为开发新型治疗药物和生物医学应用提供了重要依据，有助于推动相关领域的研究进展，为解决人类健康问题提供新的思路和方法。未来，进一步研究芽孢杆菌 DM 中更多生物活性化合物的特性和作用机制，有望开发出更有效的治疗危及生命的人类疾病的生物活性药物。