高產(chǎn)靈菌紅素菌株培養(yǎng)條件優(yōu)化文獻(xiàn)綜述

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1、文獻(xiàn)綜述高產(chǎn)靈菌紅素菌株培養(yǎng)條件優(yōu)化摘要：靈菌紅素是（prodigiosins，PG）一類研究較多的天然紅色素，含甲氧基吡咯骨架結(jié)構(gòu)。是一些放線菌、沙雷氏菌及其他細(xì)菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有免疫抑制、抗細(xì)菌、抗真菌和抗瘧疾等多種生物活性。由于靈菌紅素的各種生理活性，因而成為研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)對(duì)靈菌紅素的結(jié)構(gòu)、生物活性、生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)作一綜述。關(guān)鍵字：靈菌紅素抗腫瘤抑菌前言在人類生活中所使用的色素，一般分為合成色素和天然色素兩大類。隨著各種分析技術(shù)和病理學(xué)的發(fā)展，合成色素的安全性得到了質(zhì)疑?，F(xiàn)今，人們抵

2、制使用合成色素的情緒日益激烈，合成色素在各國所允許的使用限度大大降低，尤其在食品、醫(yī)藥和化妝品行業(yè)[1]。因此，開發(fā)天然色素是世界應(yīng)用色素發(fā)展的趨勢(shì)，天然色素具有安全可靠性，營養(yǎng)，沒有毒副作用，色調(diào)自然，純天然等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有一定的藥理作用。隨著行業(yè)的發(fā)展，色素的應(yīng)用也隨之不斷擴(kuò)大，對(duì)天然色素的需求不斷的提高。而靈菌紅素就是最熱的天然色素之一。靈菌紅素是一類天然色素的總稱，它是一類混合物，通常都有3個(gè)吡咯環(huán)組成的甲氧基吡咯骨架結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)是由Amak等研究Serrati生長時(shí)發(fā)現(xiàn)的，包括prod

3、igiosin，prodigiosim25-C，metacycloprodigiosi(nMP)desmethoxyprodigiosin和uncedylprodigiosin(UP)等，是由一些放線菌、沙雷氏菌及其他細(xì)菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物[2-3]，具有多種生物活性，如抗腫瘤活性，免疫抑制、抗細(xì)菌、抗真菌和抗瘧疾等。目前，靈菌紅素主要是通過微生物發(fā)酵法獲得，能產(chǎn)生靈菌紅素的微生物主要有鏈霉菌屬（Streptomyces）、沙雷氏菌屬（Serratia）和假單胞菌（pseudomonas）等種屬[

4、4]，而其中以沙雷氏菌屬（Serratia）微生物合成靈菌紅素的報(bào)道最多。1、靈菌紅素的物理、化學(xué)性質(zhì)PG屬于脂溶性色素，易溶于甲醇和丙酮，不溶于水，在極性較強(qiáng)的酸性和堿性水溶液中微溶，在極性較弱的有機(jī)溶劑如乙醚或石油醚中微溶或不溶；PG對(duì)溫度穩(wěn)定，但受pH的影響較大，酸性環(huán)境中能保持較長的時(shí)間，堿性條件下則損失較大；Al3+，Ca2+，K+，Ba2+等金屬離子對(duì)PG的穩(wěn)定性影響不大，Zn2+有使PG增色的作用，Mg2+和Mn2+對(duì)PG有一定的破壞作用，Pb2+可以絡(luò)合PG，使之成為沉淀[5]；白

5、光和藍(lán)光使PG發(fā)生光解，在紅光和遠(yuǎn)紅光下PG則不會(huì)降解[6]。72、靈菌紅素的生物活性2.1抗腫瘤活性Montaner等[7]的研究表明，靈菌紅素能誘導(dǎo)人結(jié)腸腺癌細(xì)胞株DLD-1和SW-620及人胃癌細(xì)胞株HGT-1凋亡，對(duì)轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞株SW-620更為有效，其誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡呈劑量依賴性，主要表現(xiàn)為細(xì)胞收縮、染色質(zhì)縮合、肌動(dòng)蛋白微絲結(jié)構(gòu)重組等。目前對(duì)PG的抗腫瘤作用機(jī)制尚不十分清楚，對(duì)PG誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究主要集中于與細(xì)胞存活相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，Montaner等認(rèn)為，PG色素通過誘導(dǎo)p38

6、-MAP激酶（p38-MAPK）的磷酸化而促使細(xì)胞凋亡。Songia[8]等則認(rèn)為，靈菌紅素通過抑制視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤易感基因（retinblastoma，Rb）的磷酸化作用與抑制細(xì)胞周期蛋白酶2和4（Cdk-2，Cdk-4）阻滯人淋巴細(xì)胞的增殖。Yamamoto等[9]將靈菌紅素的抗腫瘤作用歸因于能促使H+和Cl-的同向跨膜轉(zhuǎn)移，引起空泡型H+-ATP酶（V-ATPase）解離，使胞液酸化引起凋亡。Castillo-Avila等研究了靈菌紅素對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞溶酶體內(nèi)pH值及細(xì)胞繁殖周期的影響，結(jié)果表明，

7、靈菌紅素促使溶酶體內(nèi)pH升高，結(jié)腸癌細(xì)胞株HT29的繁殖被阻滯在G1期，支持了Yamamoto等胞液酸化從而引起凋亡的觀點(diǎn)。但此觀點(diǎn)備受爭(zhēng)論，其焦點(diǎn)是胞液酸化在細(xì)胞凋亡中能起到多大作用。Melvin等[10]認(rèn)為，靈菌紅素對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺滅作用與其核酸酶特性相關(guān)。由于靈菌紅素富含電子而被氧化并還原Cu2+，引發(fā)銅離子誘導(dǎo)的雙鏈DNA裂解，表現(xiàn)出細(xì)胞毒活性。并用顯微熒光技術(shù)研究了靈菌紅素對(duì)DNA的結(jié)合作用，用瓊脂糖凝膠電泳研究了靈菌紅素對(duì)銅離子誘導(dǎo)的DNA裂解的作用。Subramanian等[11]從

8、微球菌（Micrococcus　sp.）分離出靈菌紅素結(jié)構(gòu)類似物具有核酸酶特性及抗腫瘤活性，實(shí)驗(yàn)表明，此化合物能有效地與DNA結(jié)合，并促進(jìn)銅離子介導(dǎo)的DNA裂解及膜脂質(zhì)過氧化，對(duì)鼠源淋巴瘤細(xì)胞株EL4和人源慢性骨髓瘤細(xì)胞株K562有顯著的細(xì)胞毒活性，抑制瘤細(xì)胞的增殖。Zhang等[12]研究了靈菌紅素對(duì)胰腺惡性腫瘤細(xì)胞株8898的抑制作用，研究表明，靈菌紅素在較低的濃度下即可對(duì)8898胰腺癌細(xì)胞的增殖產(chǎn)生明顯抑制，而且，與非腫瘤細(xì)胞的Swiss-3T3細(xì)胞的平行實(shí)驗(yàn)表明靈菌紅素對(duì)腫