A poláris aktinomiciták másodlagos anyagcseretermékeinek és farmakológiai aktivitásainak kutatásában elért eredmények
Az aktinomicita az aktinobaktériumok törzsébe tartozó, Gram-pozitív baktérium. Az aktinomicétákból származó másodlagos metabolitok a mikroorganizmusokból származó másodlagos metabolitok mintegy 45%-jét teszik ki, és számos biológiai aktivitást mutatnak, beleértve a daganatellenes, antibakteriális, gyulladáscsökkentő, vírusellenes és angiogenetikai hatást. Az aktinomicitákból származó antibiotikumok teszik ki a bejelentett természetes antibiotikumok 70% részét, és néhányat, például a vankomicint és az azitromicint széles körben használják a klinikai gyakorlatban. Az aktinobaktériumokat mindig is a mikrobiális forrásokból származó újonnan aktív másodlagos metabolitok jó forrásának tekintették.
A sarkvidékek általában az Északi és a Déli-sarkot és azok alrégióit foglalják magukban, amelyeket alacsony hőmérséklet, sarki napfény és erős ultraibolya sugárzás jellemez. A sarkvidéki mikroorganizmusok egyedi génszabályozást és anyagcsere-funkciókat fejlesztettek ki a szélsőséges sarkvidéki körülményekhez való alkalmazkodás érdekében, és így képesek szerkezetileg újszerű másodlagos anyagcseretermékek előállítására. Az elmúlt években a kutatók számos szerkezetileg egyedülálló és nagy aktivitású másodlagos anyagcsereterméket fedeztek fel a poláris aktinomicitákból. Ez a cikk a poláris aktinomycéták másodlagos metabolitjaival és farmakológiai aktivitásával kapcsolatos kutatási eredményeket tekinti át 1999 és 2021 között. Kémiai szerkezettípusaik szerint peptidek, alkaloidok, terpének, makrolidok, poliketonok, makrolaktámok és egyéb kategóriákba sorolhatók. Ez a cikk összefoglalja az elmúlt években újonnan felfedezett poláris aktinomicitákból származó másodlagos metabolitokat (lásd az 1. táblázatot), amelyek alapot nyújthatnak a poláris aktinomicita erőforrások jobb fejlesztéséhez és felhasználásához.

1999 és 2021 között 104 másodlagos metabolitot jelentettek be poláris aktinomycétákból hazai és nemzetközi szinten egyaránt, amelyek közül 44 (42,3%) új vegyület volt. Az új másodlagos metabolitok összefoglalóját az 1. táblázat tartalmazza. A poláris aktinomycéták másodlagos metabolitjainak nagy részét a Streptomyces nemzetségből izolálták (74,5%), míg kis hányadukat az ál-Nocardia nemzetségből (14,2%), a termofil Bacillus nemzetségből (2,8%), a Nocardia-szerű nemzetségből (0,9%) és egyéb nemzetségekből (7,7%) (8. ábra, balra). A kémiai szerkezettípusok osztályozása szerint a 104 másodlagos metabolit közül 21 (20,2%) peptidvegyület, 9 (8,7%) alkaloid, 11 (10,6%) terpén, 15 (14,4%) makrolid, 19 (18,3%) poliketon, 6 (5,8%) makrolaktám és 23 (22,1%) egyéb típusú vegyület. A fő szerkezeti típusok a peptidek, poliketonok, makrolidok stb. (8. ábra, jobbra). Közülük a nagyon ritka szerkezetű másodlagos metabolitok közé tartoznak a nitroporozin A (29) és B (30), az antartin (41), a gephyromycin (41) stb. 60), a szalinikinonok G-I (72-74) stb. A 104 másodlagos metabolit legtöbbje jó farmakológiai aktivitással rendelkezik, például antibakteriális, gombaellenes, vírusellenes és citotoxikus hatású. Elsősorban tumorellenes aktivitás jellemzi, amely gátló hatással van a leukémiára, vastagbélrákra, epidermális rákra, myelómára, méhnyakrákra, emlőrákra, melanomára, gyomorrákra és más tumorsejtekre. Egyes vegyületek jelentős aktivitással rendelkeznek, például a C-1027 kromofór-V jelentős citotoxicitással, a szalinikinonok G ～ H jelentős antibakteriális aktivitással, és az N - (2-hidroxifeny1) -2-fenazinamin (NHP) jelentős gombaellenes és citotoxicitással rendelkezik. Ezenkívül egyes vegyületek szelektív gátló hatással is rendelkeznek. A következő az antibakteriális aktivitás, beleértve az antibakteriális és gombaellenes aktivitást, amely gátló hatással van a Candida albicans, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Proteus mirabilis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis és Micrococcus luteus esetében. Néhánynak olyan hatásai vannak, mint az angiogenezis elleni, antioxidáns, a sejtek lipidszintjének csökkentése, a melaninszintézis gátlása és a glutamin aktivitás. További kutatás és fejlesztés indokolt az olyan új szerkezetű, akár ritka vázszerkezetű és jelentős aktivitású másodlagos metabolitok esetében, mint a nitrosporozin A (29) és B (30), antagonista (41), gephyromycin (60) és a szalinequin G-I (72-74).
Összefoglalva, a poláris aktinomiciták bőséges forrásokkal rendelkeznek, a kutatások középpontjában a Streptomyces áll. Más ritka fajok széleskörű fejlesztési kilátásokkal rendelkeznek. A poláris aktinomiciták által termelt másodlagos metabolitok kémiai szerkezeti típusai változatosak, és sokuk jó biológiai aktivitással, különösen daganatellenes aktivitással rendelkezik, ami nagy értéket képvisel a gyógyszerfejlesztés szempontjából. A metabolitok bioszintetikus útjainak, aktív mechanizmusainak és klinikai szempontjainak kutatását azonban nem végezték el széles körben, és a poláris aktinomicitákból izolált másodlagos metabolitok többsége ismert vegyület. A bioinformatikai technológia fejlődésével több poláris aktinomiceták genomszekvenciáját nyerték szekvenálással, és egyre több poláris aktinomiceta BGC-t fedeztek fel és jelentettek be, például PKS, NRPS gének, halogénezett enzim gének, terpén és oligoszacharid származékkal kapcsolatos gének stb. Látható, hogy a poláris aktinomiciták erős potenciállal rendelkeznek az aktív másodlagos metabolitok szintézisében és a poláris környezethez való alkalmazkodásban, ami gazdagabb és változatosabb forrásokat biztosít új vegyületekhez az új gyógyszerek fejlesztéséhez. Ugyanakkor az új másodlagos metabolitok bioszintetikus útjai könnyebben megfejthetők lesznek, és további kutatásra és fejlesztésre érdemesek. Bár a poláris aktinomycétákból izolált vegyületek többsége jelenleg ismert, az új vegyületek bioszintéziséért felelős "csendes gének" nem feltétlenül fejeződnek ki a fermentáció során. Ezért a törzsekben a "csendes gének" kifejeződését a fermentációs körülmények optimalizálásával, mikrobiális ko-kultúrával és más módszerekkel lehet serkenteni. Génbányászattal, aktivitásszűréssel és más módszerekkel kombinálva a vegyületizolálás irányítható, hogy aktívabb, új szerkezetű másodlagos metabolitokat izoláljanak a poláris aktinomycéta erőforrásokból. A releváns hatásmechanizmusok további tanulmányozásával, a klinikai kutatási erőfeszítések növelésével és az innovatív gyógyszerek kifejlesztésének megalapozásával.