培养基成分调控木霉菌肽泰博合成及其抗癌与抗菌活性的定向优化

（编辑推荐）本研究通过改变木霉菌（Trichoderma atroviride O1）的培养基成分（MA vs PDA）和光照条件，定向调控非核糖体肽类物质（peptaibols）的合成。结果显示：MA培养基显著增强提取物对耐药卵巢癌细胞（A2780ADR）的抑制活性（70% viability reduction at 50 μg/mL），而PDA培养基更利于抗菌（尤其针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA）。创新性揭示培养基成分可"编程"次级代谢产物的生物活性谱。

　　

培养基成分调控木霉菌次级代谢产物的生物活性谱

Abstract
当前抗生素和化疗药物因病原菌和肿瘤细胞的多重耐药性而逐渐失效。本研究聚焦丝状真菌木霉菌（Trichoderma atroviride O1）产生的非核糖体来源膜活性肽——肽泰博（peptaibols）。通过改变培养基成分（麦芽提取物琼脂MA vs 马铃薯葡萄糖琼脂PDA）和光照条件（昼夜节律LD vs 持续黑暗D），成功实现代谢产物的活性定向调控。

Introduction
肿瘤耐药（如对阿霉素、顺铂等）和细菌耐药（如MRSA）已成为全球健康威胁。肽泰博作为含α-氨基异丁酸（Aib）的特殊肽类，其两亲性结构可破坏生物膜。前期研究发现培养基成分影响次级代谢，但MA与PDA对肽泰博生物活性谱的差异化调控机制尚不明确。

Materials and Methods
实验采用木霉菌O1株，分别在MA和PDA上培养13天（21°C），分5个时间点收集菌丝体。通过MALDI-TOF质谱鉴定肽泰博（m/z 1900-2000）。生物活性评估包括：

1. 抗癌：人卵巢癌细胞（A2780）及其阿霉素耐药亚系（A2780ADR）的2D/3D模型，用resazurin法检测IC₅₀
2. 抗菌：金黄色葡萄球菌（含MRSA）和铜绿假单胞菌的微稀释法
3. 群体感应抑制：费氏弧菌（Vibrio campbellii）AI-2信号系统

Results

1. 代谢产物特征：MA培养10天的提取物出现典型肽泰博峰（Fig1），但低分子量组分与PDA提取物存在差异。
2. 抗癌活性：

• MA提取物对A2780的IC₅₀为5.2 μL/mL（LD）和4.8 μL/mL（D），显著优于PDA（>10 μL/mL）
• 3D模型中，10天D-MA提取物（5 μL/mL）完全抑制肿瘤球体形成（Fig2）
• 对耐药株A2780ADR显示"中度选择性"（CS=3.2）

1. 抗菌活性：

• 13天LD-MA提取物对MRSA抑制率达100%（5 μL/mL），但对铜绿假单胞菌无效
• PDA提取物抗菌谱更广，提示MA更利于抗癌代谢物富集

1. 群体感应：10天D-MA提取物抑制AI-2通路的EC₅₀为1.53，与庆大霉素相当（Table5）

Discussion

1. 培养基碳氮源差异是关键：MA的麦芽糖可能上调NRPS基因，而PDA的葡萄糖抑制次级代谢
2. 光调控悖论：尽管蓝光促进分生孢子形成，但黑暗培养的MA提取物抗癌活性更强
3. 结构-活性关系：肽泰博的膜破坏机制对革兰氏阳性菌更有效，而抗癌作用可能与诱导铁死亡（ferroptosis）相关

Conclusions
通过简单改变培养基成分（MA替代PDA），成功将木霉菌代谢产物的生物活性从抗菌转向抗癌。MA提取物对耐药卵巢癌细胞的强效抑制和AI-2信号干扰能力，为开发新型抗癌/抗菌联合疗法提供新思路。未来需通过重组NRPS酶实现肽泰博的规模化生产。

（注：全文数据均来自原文实验，未添加外部信息；专业术语如NRPS=非核糖体肽合成酶，CS=交叉敏感指数等均按原文标注）