Studies on Antimicrobial Metabolites from Marine-Derived Streptomyces hydrogenans MBTC12

Abstract

Antibiotic resistance would incur serious threats to human health and massive economic burden. To solve this problem, many researchers are paying attention to marine actinomycetes. Since actinomycetes produce diverse secondary metabolites to compete with other microorganisms, actinomycetes have been central resources for the discovery of new antibiotics. While terrestrial actinomycetes have been exhaustively investigated, not much research on marine actinomycetes has been done yet. Harsh environment of deep sea, providing high pressure, low temperature, lack of light and variable salinity and oxygen concentration, is expected to affect marine actinomycetes to evolve new types of secondary metabolites or novel antibiotics. In this study, a marine-derived actinomycete (Streptomyces hydrogenans MBTC12) exhibiting antifungal activity against Candida albicans was investigated. Four known compounds of antimycin group, deisovalerylblastmycin (1), urauchimycin B (2), kitamycin A (3) and antimycin A1a (4), were isolated through extraction and separation from the culture medium. Their structures were determined by extensive spectroscopic analyses. Compounds 1-4 showed antifungal activities against various C. albicans strains. Additionally, compound 4 had inhibitory activities against enzymes related to virulence of pathogens. This indicates, for the first time, the potential of antimycins as anti-virulence molecules.

항생제 저항성은 인류의 건강을 위협하고 경제적인 부담을 증가시키는 큰 문제로 대두되고 있다. 이런 문제를 해결하기 위해, 많은 연구자들은 해양 방선균에 주목하고 있다. 방선균은 다른 미생물들과의 생존 경쟁에서 이기기 위해 다양한 이차대사산물을 생산하기 때문에 그동안 새로운 항생제를 발견하는 연구의 중심 소재가 되어왔다. 현재까지 육지에 서식하는 방선균은 연구가 많이 진행 되었지만, 해양 방선균들은 육지보다 접근하기 어려운 특성 때문에 아직 연구가 많이 되지 않았다. 높은 압력, 낮은 온도, 차단된 빛 그리고 변화무쌍한 염도와 산소농도 등, 깊은 바다의 거친 환경은 해양 방선균이 새로운 형태의 이차대사산물이나 항생제를 생산하는 방향으로 진화하도록 영향을 주었을 것이라고 기대된다. 본 논문에서는 Candida albicans의 생장을 저해하는 해양 방선균 (Streptomyces hydrogenans MBTC12)를 연구하였다. 안티마이신 계열의 네 가지 화합물, deisovalerylblastmycin (1), urauchimycin B (2), kitamycin A (3) 그리고 antimycin A1a (4)가 배양액으로부터 추출 및 분리 되었다. 이 화합물들의 구조는 여러가지의 분광학적 분석을 통해 결정되었다. 화합물 1-4는 여러 C. albicans 균주에 대해 항균활성을 가지고 있었다. 뿐만 아니라, 화합물 4는 병원균의 병원성과 관련 있는 효소들을 저해하는 효과가 관찰되었는데, 이와 같은 안티마이신 계열 항생제의 항-병원성 활성은 이 논문을 통해 처음 보고 되는 것이다.