DMSO對(duì)一種毛霉生長(zhǎng)代謝影響的初步研究

劉 雅,郁 彭,趙東方,丁 芳,劉文敬,林鑫磊,郭 娜

(天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300457)

DMSO對(duì)一種毛霉生長(zhǎng)代謝影響的初步研究

劉 雅,郁 彭,趙東方,丁 芳,劉文敬,林鑫磊,郭 娜

(天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300457)

二甲基亞砜(DMSO)作為一種溶解性能良好的溶劑被廣泛用于微生物轉(zhuǎn)化,對(duì)多數(shù)微生物均具有很好的相容性?？疾炝薉MSO對(duì)16種自有毛霉的生長(zhǎng)代謝的影響。薄層色譜顯示,加入DMSO后,10#菌株可產(chǎn)生多種新的代謝產(chǎn)物,且這些代謝產(chǎn)物是逐漸產(chǎn)生并累積的。研究表明,DMSO對(duì)10#毛霉的生長(zhǎng)代謝有明顯影響,從而有可能改變?cè)摼甑钠渌阅?如生物催化性、遺傳穩(wěn)定性等。

二甲基亞砜(DMSO);毛霉;代謝產(chǎn)物;微生物轉(zhuǎn)化

微生物轉(zhuǎn)化是獲得目標(biāo)產(chǎn)物的一種有效方法,與傳統(tǒng)的化學(xué)合成方法有著很好的互補(bǔ)性,具有對(duì)環(huán)境友好、高效專一、條件溫和等多種優(yōu)點(diǎn)[1]。二甲基亞砜(DMSO)由于對(duì)眾多化合物均具有良好的溶解能力,是微生物轉(zhuǎn)化中溶解底物最常用的溶劑之一[2],同時(shí)在細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域也被廣泛使用[3]。

以往的大量研究均未表明DMSO對(duì)生物體的生長(zhǎng)代謝有明顯的影響,但作者在進(jìn)行微生物轉(zhuǎn)化菌種篩選過程中發(fā)現(xiàn),加入DMSO前后菌體的菌液顏色、代謝產(chǎn)物等均有所不同。為此,作者在此用薄層色譜法考察了DMSO對(duì)16種自有毛霉生長(zhǎng)代謝的影響,并對(duì)其中影響顯著的10#毛霉的代謝產(chǎn)物進(jìn)行了分析。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 菌種與培養(yǎng)基

菌種:自有毛霉16種,編號(hào)1#～16#。培養(yǎng)基:PDA培養(yǎng)基。

1.2 試劑與儀器

瓊脂、葡萄糖,北京國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司; DMSO,天津元立化工有限公司;乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇、乙醇,天津盛迪達(dá)貿(mào)易有限公司。

超凈工作臺(tái),蘇州凈化設(shè)備有限公司;電子分析天平,北京六一儀器廠;立式壓力蒸汽滅菌鍋、生化培養(yǎng)箱,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;恒溫培養(yǎng)振蕩器,上海智城分析儀器制造有限公司;暗箱三用紫外線分析儀,上海嘉鵬科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菌液的制備

將活化的毛霉菌株接種于裝有100 m L PDA培養(yǎng)基的250 m L三角瓶?jī)?nèi),于30℃、110 r·min-1搖床培養(yǎng)48 h,制得菌液[4,5]。

將菌液均分為兩份,一份加入0.2 m L DMSO、另一份不加DMSO作為對(duì)照,于30℃、110 r·min-1搖床培養(yǎng)120 h[6]。實(shí)驗(yàn)在無菌條件下進(jìn)行。

1.3.2 菌液的后處理及分析

將菌液進(jìn)行固液分離,液相用等體積的乙酸乙酯萃取2～3遍,合并有機(jī)相,同時(shí)將菌絲體加入適量乙醇進(jìn)行超聲,合并兩種有機(jī)相,濃縮[7,8]。

采用薄層層析法[9,10](TLC)對(duì)16種菌液進(jìn)行初步分析。

1.3.3 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)10#毛霉代謝物的影響考察

接菌培養(yǎng)48 h后,向每瓶培養(yǎng)基內(nèi)加入0.2 m L DMSO,于30℃、110 r·min-1搖床培養(yǎng)0 h、24 h、48 h、72 h、96 h、120 h[11]。取不同培養(yǎng)時(shí)間的菌液分別進(jìn)行后處理及TLC分析。實(shí)驗(yàn)在無菌條件下進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 DMSO對(duì)10#毛霉生長(zhǎng)代謝的影響

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),DMSO對(duì)16種自有毛霉中編號(hào)為10#的毛霉的生長(zhǎng)代謝具有明顯影響:未加入DMSO的培養(yǎng)液為綠色,加入DMSO的培養(yǎng)液為黃色,同時(shí)TLC結(jié)果顯示兩者的代謝產(chǎn)物明顯不同。

加入DMSO 120 h后菌液在不同Rf處有新增加的代謝產(chǎn)物點(diǎn),其中最明顯的Rf約為0.5處(二氯甲烷∶甲醇=30∶1)的一個(gè)254 nm下的紫色暗斑點(diǎn)。

2.2 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)10#毛霉代謝產(chǎn)物的影響(圖1)

圖1 不同培養(yǎng)時(shí)間的10#毛霉代謝產(chǎn)物Fig.1 Metabolites of mucor 10#at different culture times

由圖1可知,加入DMSO后,10#毛霉菌株所新產(chǎn)生的主要代謝產(chǎn)物,包括最主要的254 nm紫色暗斑點(diǎn),是逐漸生成并累積的,在剛加入DMSO的48 h內(nèi),新生成的代謝產(chǎn)物并不明顯。后續(xù)研究將對(duì)新產(chǎn)生的主要代謝物進(jìn)行提純和結(jié)構(gòu)鑒定。

3 結(jié)論

采用薄層色譜法考察了DMSO對(duì)16種自有毛霉生長(zhǎng)代謝的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),加入DMSO后,其中的10#菌株可產(chǎn)生多種新的代謝產(chǎn)物,且這些代謝產(chǎn)物是逐漸產(chǎn)生并累積的。DMSO對(duì)10#毛霉的生長(zhǎng)代謝具有明顯影響,從而可能使菌株的其它性能如生物催化性、遺傳穩(wěn)定性等發(fā)生改變。表明,在微生物轉(zhuǎn)化及細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域,DMSO的使用尚需深入研究。

[1] 余伯陽.生物轉(zhuǎn)化與中藥和天然藥物創(chuàng)新研究[C].北京:首屆全國新型給藥技術(shù)與中藥現(xiàn)代化學(xué)術(shù)研究會(huì),2002:139-141.

[2] 張羽飛,吳洪,姜忠義.生物轉(zhuǎn)化中藥化學(xué)成分的研究進(jìn)展[J].生物加工過程,2005,3(3):29-32.

[3] 馮冰,馬百平.天然產(chǎn)物的生物轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展[J].中草藥, 2005,36(6):941-945.

[4] Xu M M,Sun Q,Wang J F,et al.Microbial transformation of geniposide in Gardenia jasminoides Eliis into genipin by Penicillium nigricans[J].Enzyme and Mircrobial Technology,2008,44 (1):440-444.

[5] Ma X C,Zhang J,Guo D,et al.Microboial transformation of dehydrocostuslactone and costunolide by Mucor polymorphosporus and Aspergillius candidus[J].Enzyme and Mircrobial Technology,2007,40(2):1013-1019.

[6] Valentina Z,Valentina B.ATM-and-ATR-mediated response to DNA damage induced by a novel camptothecin[J].Cancer Letters,2010,292(2):186-187.

[7] Xu J,Yang L,Zhao SJ,et al.Microbal glycosylation of cadamonin bu Mucor spinosus[J].Acta Pharmaceutica Sinica,2011,46(6): 733-737.

[8] 王毅,劉鐵漢,王巍.腸內(nèi)菌群對(duì)人參皂苷Rgl的代謝轉(zhuǎn)化作用的研究[J].中國中藥雜志,2001,36(3):188-190.

[9] 呂迪,王亮,朱靖博.酶解產(chǎn)物人參稀有皂苷Rh3的制備與分離[J].大連輕工學(xué)院學(xué)報(bào),2005,24(3):182-185.

[10] 關(guān)水,安利佳.喜樹堿生物合成途徑及其代謝調(diào)控的研究進(jìn)展[J].高技術(shù)通訊,2004,(5):106-110.

[11] 江彬慧,韓穎,趙余慶,等.酶轉(zhuǎn)化三七葉總皂苷制備人參皂苷CK的工藝優(yōu)化[J].中草藥,2004,35(9):986-989.

A Preliminary Study on the Effect of DMSO on A Mucor′s Growth and Metabolism

LIU Ya,YU Peng,ZHAO Dong-fang,DING Fang,LIU Wen-jing,LIN Xin-lei,GUO Na
(Key Laboratory of Industrial Fermentation Microbiology,Ministry of Education,College of Biotechnology, Tianjin University of Science&Technology,Tianjin 300457,China)

As a solvent with good solubility,dimethyl sulfoxide(DMSO)is commonly used in the micro biotransformation,which has the desirable compatibility to most mircrobes.In this paper,the effects of DMSO on metabolism of sixteen kinds of self-owned mucor were explored and it was found that DMSO had a great effect on the secondary metabolites of mucor 10#.The results of thin-layer chromatography showed that with DMSO adding,mucor 10#metabolized several products which did not exist in the control group without DMSO,and these metabolites generated gradually and accumulated.The research indicated that DMSO could affect growth and metabolism of mucor 10#,and may thereby change its other characteristics such as biocatalytic property, hereditary stability,etc.

DMSO;mucor;metabolites;micro biotransformation

Q 939

A

1672-5425(2013)05-0049-02

10.3969/j.issn.1672-5425.2013.05.013

天津科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(1104A209),天津科技大學(xué)科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目(20120116)

2013-03-12

劉雅(1988-),女,天津人,碩士研究生,研究方向:微生物轉(zhuǎn)化;通訊作者:郭娜,助理研究員,E-mail:guona@tust.edu. cn。