Studies on Secondary Metabolites from Marine Bacteria Saccharomonospora spp.

Abstract

Actinobacteria are known as an abundant source of novel secondary metabolites comprising over 45% of all bioactive microbial metabolites. The recent discovery of numerous taxonomically unique marine actinomycetes, along with the isolation of structurally unprecedented secondary metabolites from these strains, illustrates marine actinomycetes as a promising source for the discovery of new natural products. Saccharomonospora, a genus in the actinomycete family Pseudonocardiaceae, was first described in 1971. Members of the genus Saccharomonospora are interesting because they originate from diverse habitats and play an important role in the primary degradation of plant material by attacking hemicellulose. Marine bacterium Saccharomonospora sp. strain CNQ-490 was determined as a new taxon within genus Saccharomonospora. First time chemical investigation was success to discovery the structurally unique alkaloid Lodopyridone A, which showed the potential cytotoxic to HCT-116 human colon cancer cells. Intensive chemical investigation on this strain leading to further discovery of 12 new secondary metabolites can be separated into seven different structural groups. Their structures were elucidated by interpretation of spectroscopic data and their bioactivities were scaled in different assays including anticancer, antibacterial, monoamine oxidase (MAO) inhibitory, acetylcholinesterase (AChE) inhibitory, β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE1), anti-osteoporosis, cytotoxicity, and anti-tyrosinase. On the attempt to expand knowledge of chemical components and searching for new secondary metabolites which produced by bacteria genus Saccharomonospora, a number of crude extracts from different Saccharomonospora genus were examined under guiding from LC-MS data along with the Antimarine library. Further analyze the crude extract of bacterium Saccharomonospora sp. strain KCTC-1916 has led to the isolation of two new chlorine compounds. The chemical structures of two new secondary metabolites were elucidated by the interpretation of spectroscopic data. Their bioactivities were tested on four types of cancer cell lines. ;Actinobacteria 는 모든 생리 활성을 가지는 미생물 대사산물의 45 % 이상을 구성하는 새로운 이차대사산물의 풍부한 공급원으로 알려져 있다. 최근 다양하고 분류학적으로 독특한 해양 방선균의 발견은, 이러한 균주로부터 구조적으로 유례없는 이차 대사 산물의 분리와 통해, 해양 방선균이 새로운 천연물 발견의 유망한 원천임을 보여준다. 방선균 중 하나의 과인 Pseudonocardiaceae 인 Saccharomonospora 속은 1971년에 처음 기술되었다. Saccharomonospora 속은 다양한 서식지에 분포하고 hemicellulose 를 공격하여 식물의 1차 분해에 중요한 역할을 하기 때문에 흥미롭다. 해양 박테리아인 Saccharomonospora sp. CNC-490 균주는 Saccharomonospora 속의 새로운 분류군으로 결정되었다. 최초의 화학적 연구로는 HCT-116 인간 대장 암 세포에 잠재적인 세포 독성을 보인 구조적으로 독특한 알칼로이드 Lodopyridone A 를 발견하는데 성공했다. 12 개의 새로운 이차 대사 산물의 추가 발견에 이르는 이 균주에 대한 집중적인 연구는 7 개의 구조적으로 다른 그룹으로 분리 될 수 있음을 보여주었다. 그 구조들은 분광학적 데이터의 해석에 의해 밝혀졌으며, 항암제, 항균제, 모노아민 산화효소 (MAO) 저해제, 아세틸 콜린 에스테라아제 (AChE) 저해제, β- 사이트 아밀로이드 전구체 단백질 분해 효소 1 (BACE1) 골다공증, 세포 독성 및 항-티로시나제 등 다양한 생리 활성 시험을 시행하였다. 화학적 요소에 대한 지식을 넓히고 Saccharomonospora 박테리아가 생산하는 새로운 이차대사산물을 찾기 위해 Saccharomonospora 속의 여러 가지 추출물을 Antimarine 라이브러리와 함께 LC-MS 데이터를 통하여 조사하였다. 나아가 Saccharomonospora sp. 인 KCTC-19160 균주 추출물의 추가 분석은 두 가지 새로운 염소 화합물의 분리를 가능하게 했다. 두 개의 새로운 이차 대사 산물의 화학 구조는 분광학적 데이터의 해석에 의해 규명되었고 이들의 생물학적 활성은 4가지 유형의 암 세포주에서 시험되었다.