Progrès de la recherche sur les métabolites secondaires et les activités pharmacologiques des actinomycètes polaires
Les actinomycètes appartiennent à l'embranchement des actinobactéries et sont des bactéries à Gram positif. Les métabolites secondaires dérivés des actinomycètes représentent environ 45% des métabolites secondaires dérivés des micro-organismes et présentent une série d'activités biologiques, notamment des effets antitumoraux, antibactériens, anti-inflammatoires, antiviraux et antiangiogéniques. Les antibiotiques dérivés des actinomycètes représentent 70% des antibiotiques naturels signalés, et certains ont été largement utilisés dans la pratique clinique, comme la vancomycine et l'azithromycine. Les actinobactéries ont toujours été considérées comme une bonne source de métabolites secondaires nouvellement actifs provenant de sources microbiennes.
Les régions polaires comprennent généralement les pôles Nord et Sud et leurs sous-régions, caractérisées par des températures basses, la lumière du jour polaire et un fort rayonnement ultraviolet. Les micro-organismes polaires ont développé une régulation génétique et des fonctions métaboliques uniques pour s'adapter aux conditions polaires extrêmes, ce qui leur permet de produire des métabolites secondaires structurellement nouveaux. Ces dernières années, les chercheurs ont découvert de nombreux métabolites secondaires structurellement uniques et hautement actifs chez les actinomycètes polaires. Cet article passe en revue les progrès de la recherche sur les métabolites secondaires et les activités pharmacologiques des actinomycètes polaires de 1999 à 2021. Selon leur type de structure chimique, ils peuvent être classés en peptides, alcaloïdes, terpènes, macrolides, polycétones, macrolactames et autres catégories. Cet article résume les métabolites secondaires dérivés des actinomycètes polaires récemment découverts au cours des dernières années (voir tableau 1), ce qui peut fournir une base pour un meilleur développement et une meilleure utilisation des ressources en actinomycètes polaires.

De 1999 à 2021, 104 métabolites secondaires d'actinomycètes polaires ont été signalés au niveau national et international, dont 44 (42,3%) étaient de nouveaux composés. Le tableau 1 présente un résumé des nouveaux métabolites secondaires. La plupart des métabolites secondaires des actinomycètes polaires ont été isolés dans le genre Streptomyces (74,5%), tandis qu'une petite partie a été isolée dans le genre pseudo Nocardia (14,2%), le genre Bacillus thermophile (2,8%), le genre Nocardia like (0,9%) et d'autres genres (7,7%) (figure 8, à gauche). Selon la classification des types de structures chimiques, parmi les 104 métabolites secondaires, 21 (20,2%) sont des composés peptidiques, 9 (8,7%) sont des alcaloïdes, 11 (10,6%) sont des terpènes, 15 (14,4%) sont des macrolides, 19 (18,3%) sont des polycétones, 6 (5,8%) sont des macrolactames, et 23 (22,1%) sont d'autres types de composés. Les principaux types structurels sont les peptides, les polycétones, les macrolides, etc. Parmi eux, les métabolites secondaires présentant des structures très rares comprennent les nitroporosines A (29) et B (30), l'antartin (41), la géphyromycine (41), etc. 60), les saliniquinones G-I (72-74), etc. La plupart des 104 métabolites secondaires ont de bonnes activités pharmacologiques telles que l'antibactérien, l'antifongique, l'antiviral et la cytotoxicité. Ils se caractérisent principalement par une activité antitumorale, qui inhibe la leucémie, le cancer du côlon, le cancer épidermique, le myélome, le cancer du col de l'utérus, le cancer du sein, le mélanome, le cancer gastrique et d'autres cellules tumorales. Certains composés ont une activité importante, comme le chromophore V C-1027 qui a une cytotoxicité importante, les saliniquinones G ～ H qui ont une activité antibactérienne importante, et la N - (2-hydroxyphény1) -2-phénazinamine (NHP) qui a une cytotoxicité et un effet antifongique importants. En outre, certains composés ont également un effet inhibiteur sélectif. Vient ensuite l'activité antibactérienne, y compris l'activité antibactérienne et antifongique, qui a des effets inhibiteurs sur Candida albicans, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Proteus mirabilis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis et Micrococcus luteus. Quelques-uns ont des effets tels que l'anti angiogenèse, l'antioxydant, la réduction des niveaux de lipides cellulaires, l'inhibition de la synthèse de la mélanine et l'activité de la glutamine. D'autres recherches et développements sont justifiés pour les métabolites secondaires présentant des structures nouvelles, voire des squelettes rares, et une activité significative, comme les nitrosporosines A (29) et B (30), l'antagoniste (41), la géphyromycine (60) et la salinequine G-I (72-74).
En résumé, les actinomycètes polaires disposent de ressources abondantes, les Streptomyces étant le principal objet de recherche. D'autres espèces rares ont de vastes perspectives de développement. Les types de structure chimique des métabolites secondaires produits par les actinomycètes polaires sont divers, et nombre d'entre eux ont une bonne activité biologique, en particulier une activité antitumorale, ce qui présente un grand intérêt pour le développement de médicaments. Cependant, la recherche sur les voies de biosynthèse, les mécanismes actifs et les aspects cliniques des métabolites n'a pas été largement menée, et la plupart des métabolites secondaires isolés des actinomycètes polaires sont des composés connus. Avec le développement de la technologie bioinformatique, davantage de séquences génomiques d'actinomycètes polaires ont été obtenues par séquençage, et de plus en plus de BGC d'actinomycètes polaires ont été découverts et rapportés, tels que les gènes PKS, NRPS, les gènes d'enzymes halogénées, les gènes liés aux dérivés terpéniques et oligosaccharidiques, etc. On peut constater que les actinomycètes polaires ont un fort potentiel pour synthétiser des métabolites secondaires actifs et s'adapter aux environnements polaires, ce qui fournira des sources plus riches et plus diversifiées de nouveaux composés pour le développement de nouveaux médicaments. En même temps, les voies de biosynthèse des nouveaux métabolites secondaires seront plus faciles à déchiffrer et méritent de plus amples recherches et développements. Bien que la plupart des composés isolés à partir d'actinomycètes polaires soient actuellement connus, les "gènes silencieux" responsables de la biosynthèse de nouveaux composés peuvent ne pas être exprimés pendant la fermentation. Par conséquent, l'expression des "gènes silencieux" dans les souches peut être stimulée en optimisant les conditions de fermentation, la coculture microbienne et d'autres méthodes. Combiné à l'exploration des gènes, au criblage de l'activité et à d'autres méthodes, l'isolement des composés peut être guidé pour isoler des métabolites secondaires plus actifs avec des structures nouvelles à partir de ressources d'actinomycètes polaires. En étudiant davantage les mécanismes d'action pertinents, en augmentant les efforts de recherche clinique et en fournissant une base pour le développement de médicaments innovants.