高产灵菌红素菌株培养条件优化文献综述

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1、文献综述高产灵菌红素菌株培养条件优化摘要：灵菌红素是（prodigiosins，PG）一类研究较多的天然红色素，含甲氧基吡咯骨架结构。是一些放线菌、沙雷氏菌及其他细菌的次级代谢产物，具有免疫抑制、抗细菌、抗真菌和抗疟疾等多种生物活性。由于灵菌红素的各种生理活性，因而成为研究的热点。现对灵菌红素的结构、生物活性、生产现状及发展趋势作一综述。关键字：灵菌红素抗肿瘤抑菌前言在人类生活中所使用的色素，一般分为合成色素和天然色素两大类。随着各种分析技术和病理学的发展，合成色素的安全性得到了质疑。现今，人们抵

2、制使用合成色素的情绪日益激烈，合成色素在各国所允许的使用限度大大降低，尤其在食品、医药和化妆品行业[1]。因此，开发天然色素是世界应用色素发展的趋势，天然色素具有安全可靠性，营养，没有毒副作用，色调自然，纯天然等优点，同时还有一定的药理作用。随着行业的发展，色素的应用也随之不断扩大，对天然色素的需求不断的提高。而灵菌红素就是最热的天然色素之一。灵菌红素是一类天然色素的总称，它是一类混合物，通常都有3个吡咯环组成的甲氧基吡咯骨架结构，这个结构是由Amak等研究Serrati生长时发现的，包括prod

3、igiosin，prodigiosim25-C，metacycloprodigiosi(nMP)desmethoxyprodigiosin和uncedylprodigiosin(UP)等，是由一些放线菌、沙雷氏菌及其他细菌产生的次级代谢产物[2-3]，具有多种生物活性，如抗肿瘤活性，免疫抑制、抗细菌、抗真菌和抗疟疾等。目前，灵菌红素主要是通过微生物发酵法获得，能产生灵菌红素的微生物主要有链霉菌属（Streptomyces）、沙雷氏菌属（Serratia）和假单胞菌（pseudomonas）等种属[

4、4]，而其中以沙雷氏菌属（Serratia）微生物合成灵菌红素的报道最多。1、灵菌红素的物理、化学性质PG属于脂溶性色素，易溶于甲醇和丙酮，不溶于水，在极性较强的酸性和碱性水溶液中微溶，在极性较弱的有机溶剂如乙醚或石油醚中微溶或不溶；PG对温度稳定，但受pH的影响较大，酸性环境中能保持较长的时间，碱性条件下则损失较大；Al3+，Ca2+，K+，Ba2+等金属离子对PG的稳定性影响不大，Zn2+有使PG增色的作用，Mg2+和Mn2+对PG有一定的破坏作用，Pb2+可以络合PG，使之成为沉淀[5]；白

5、光和蓝光使PG发生光解，在红光和远红光下PG则不会降解[6]。72、灵菌红素的生物活性2.1抗肿瘤活性Montaner等[7]的研究表明，灵菌红素能诱导人结肠腺癌细胞株DLD-1和SW-620及人胃癌细胞株HGT-1凋亡，对转移性肿瘤细胞株SW-620更为有效，其诱导结肠癌细胞凋亡呈剂量依赖性，主要表现为细胞收缩、染色质缩合、肌动蛋白微丝结构重组等。目前对PG的抗肿瘤作用机制尚不十分清楚，对PG诱导细胞凋亡机制的研究主要集中于与细胞存活相关的信号转导，Montaner等认为，PG色素通过诱导p38

6、-MAP激酶（p38-MAPK）的磷酸化而促使细胞凋亡。Songia[8]等则认为，灵菌红素通过抑制视网膜母细胞瘤易感基因（retinblastoma，Rb）的磷酸化作用与抑制细胞周期蛋白酶2和4（Cdk-2，Cdk-4）阻滞人淋巴细胞的增殖。Yamamoto等[9]将灵菌红素的抗肿瘤作用归因于能促使H+和Cl-的同向跨膜转移，引起空泡型H+-ATP酶（V-ATPase）解离，使胞液酸化引起凋亡。Castillo-Avila等研究了灵菌红素对结肠癌细胞溶酶体内pH值及细胞繁殖周期的影响，结果表明，

7、灵菌红素促使溶酶体内pH升高，结肠癌细胞株HT29的繁殖被阻滞在G1期，支持了Yamamoto等胞液酸化从而引起凋亡的观点。但此观点备受争论，其焦点是胞液酸化在细胞凋亡中能起到多大作用。Melvin等[10]认为，灵菌红素对肿瘤细胞的杀灭作用与其核酸酶特性相关。由于灵菌红素富含电子而被氧化并还原Cu2+，引发铜离子诱导的双链DNA裂解，表现出细胞毒活性。并用显微荧光技术研究了灵菌红素对DNA的结合作用，用琼脂糖凝胶电泳研究了灵菌红素对铜离子诱导的DNA裂解的作用。Subramanian等[11]从

8、微球菌（Micrococcus　sp.）分离出灵菌红素结构类似物具有核酸酶特性及抗肿瘤活性，实验表明，此化合物能有效地与DNA结合，并促进铜离子介导的DNA裂解及膜脂质过氧化，对鼠源淋巴瘤细胞株EL4和人源慢性骨髓瘤细胞株K562有显著的细胞毒活性，抑制瘤细胞的增殖。Zhang等[12]研究了灵菌红素对胰腺恶性肿瘤细胞株8898的抑制作用，研究表明，灵菌红素在较低的浓度下即可对8898胰腺癌细胞的增殖产生明显抑制，而且，与非肿瘤细胞的Swiss-3T3细胞的平行实验表明灵菌红素对肿