MCCC 1A17340等36株深海、极地、近海芽孢杆菌活性物质具有抗高致死弧菌能力

相关菌株：

Bacillus altitudinis MCCC 1A00273

B. altitudinis MCCC 1A00401

B. altitudinis MCCC 1A01381

B. altitudinis MCCC 1A03684

B. altitudinis MCCC 1A04035

B. altitudinis MCCC 1A05133

B. altitudinis MCCC 1A05459

B. altitudinis MCCC 1A07587

B. altitudinis MCCC 1A08090

B. altitudinis MCCC 1A08164

B. altitudinis MCCC 1A08373

B. altitudinis MCCC 1A08903

B. altitudinis MCCC 1A09984

B. altitudinis MCCC 1A11290

B. altitudinis MCCC 1A14009

B. altitudinis MCCC 1A14673

B. altitudinis MCCC 1A14717

B. altitudinis MCCC 1A14736

B. altitudinis MCCC 1A14831

B. altitudinis MCCC 1A15514

B. altitudinis MCCC 1A16389

B. altitudinis MCCC 1A16489

B. altitudinis MCCC 1A16835

B. altitudinis MCCC 1A16839

B. altitudinis MCCC 1A16862

B. altitudinis MCCC 1A17691

B. altitudinis MCCC 1B00334

B. altitudinis MCCC 1B00340

B. altitudinis MCCC 1B00363

B. altitudinis MCCC 1F01262

Bacillus pumilus MCCC 1A05490

B. pumilus MCCC 1A06991

B. pumilus MCCC 1A07638

B. pumilus MCCC 1A08151

B. pumilus MCCC 1A08152

B. pumilus MCCC 1A14682

B. pumilus MCCC 1A15926

B. pumilus MCCC 1A17340

B. pumilus MCCC 1B00365

Bacillus safensis MCCC 1A05840

B. safensis MCCC 1A06585

B. safensis MCCC 1A07052

B. safensis MCCC 1A07588

B. safensis MCCC 1A07590

B. safensis MCCC 1A08385

B. safensis MCCC 1A10390

B. safensis MCCC 1A10844

B. safensis MCCC 1A15960

Bacillus xiamenensis MCCC 1A00008

B. xiamenensis MCCC 1A00011

Bacillus zhangzhouensis MCCC 1A08208

B.zhangzhouensis MCCC 1A08372

B. zhangzhouensis MCCC 1A11426

背景：副溶血弧菌是导致弧菌病爆发并给中国水产养殖业造成巨大损失的一类重要细菌。对一大类抗生素产生耐药性，使弧菌病的控制极具挑战性。对芽孢杆菌属物种的多种次生代谢产物进行了研究，包括脂肽、聚酮、非核糖体肽、大环内酯、糖肽等。在各种芽孢杆菌物种中，Bacillus pumilus的成员在农业、工业和医学中具有广泛的应用。微生物是重要的生物活性天然产物来源，然而微生物代谢的复杂性和活性化合物的低丰度，使得分离和纯化过程既费力又低效。分子网络（Molecular Networking, MN）是鉴定天然产物的一个重要工具，根据分子的MS/MS光谱可视化分子的相似性，在将特定代谢物分类为结构相关的分子簇方面具有强大的功能。全球天然产物社交分子网络（Global Natural Products Social Molecular Networking, GNPS）平台是一个开放获取的知识库，促进MS/MS数据的共享和管理，已被广泛用于菌株的优先排序和代谢物的排重。一个新的平台SNAP-MS将分子网络提供的聚类信息与天然产物图谱中化合物的相似性信息相结合，从而为分子网络提供了补充的化合物家族信息。

研究结果：

在寻找能够抑制新发现高致死性弧菌vp-HL菌株的活性物质的过程中，研究人员发现多种芽孢杆菌菌株的发酵液具有抗菌活性。然而，导致该活性的物质尚不清楚。将代谢组学、分子网络和质谱结构相似性网络注释平台（Structural similarity Network Annotation Platform for Mass Spectrometry, SNAP-MS）与生物活性筛选相结合，用于预测芽孢杆菌菌株的抗菌化合物。对组分的分析及其分离、基于NMR的注释和对amicoumacin类化合物的生物活性评估，部分证实了这些统计分析的预测（图1）。这项工作展示了海洋芽孢杆菌在生产抗弧菌活性物质方面的潜力。此外，本研究还强调了代谢组学和分子网络在化合物排重和分离靶点确定中的意义和可行性。

图1. 代谢组学、分子网络等多重手段预测芽孢杆菌活性物质

水产养殖中存在多种致病弧菌菌株。然而，尚不清楚活性物质对弧菌的抑制作用是否具有菌株特异性。密切相关的微生物之间生物活性代谢物产生的差异程度也未知。因此，使用抑菌圈直径（DI值）评估了全部属于短小芽孢杆菌类群的56株菌株对6种不同弧菌菌株的抑制作用。结果表明51株菌对弧菌具有抗性活性，其中44株至少可抑制3种弧菌。从这44株多抗性菌株中去掉非海洋来源部分，再随机抽取20株（抑菌圈直径如下表）进而开展代谢组分析。

表. 20株不同海洋芽孢杆菌对弧菌抑制效果（以抑菌圈直径DI表示）

通过SNAP-MS与生物活性筛选相结合，预测了芽孢杆菌菌株的抗菌化合物。对组分的分析及其分离、基于NMR的注释和对amicoumacin类化合物的生物活性评估，部分证实了这些统计分析的预测。芽孢杆菌MCCC 1A17340抗菌化合物1的分子式为C₂₀H₂₃NO₇，部分结构为异香豆素（isocoumarins）（如图2）。进一步生物活性分析中，化合物1表现出对vp-HL菌株的明显抗性，其在50 μg下的DI值为19.3 mm，而香豆素类（coumarins）抗生素新生霉素在30 μg下的DI值为26.6 mm。

图2. 化合物1化学结构（左），关键COSY和HMBC相关性（右）

相关论文：

Xia J, Si H, Huang X, Chen X, Fu X, Li G, Lai Q, Li F, Wang W, Shao Z. Metabolomics and Molecular Networking-Guided Screening of Bacillus-Derived Bioactive Compounds Against a Highly Lethal Vibrio Species. Anal Chem. 2024 Mar 19;96(11):4359-4368. doi: 10.1021/acs.analchem.3c02958. Epub 2024 Mar 7.

汇编：Li G. & Zhu Z.

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