泰国海洋沉积物中新发现产硫醇素链霉菌Streptomyces marinisediminis sp. nov.及其抗肿瘤活性研究

本研究从泰国春武里府海洋沉积物中分离得到一株新型链霉菌JHD1T，通过多相分类学方法将其鉴定为Streptomyces marinisediminis sp. nov.。研究人员通过全基因组测序解析其生物合成基因簇（BGCs），并分离获得硫醇素（thiolutin）及其衍生物2,2-二氧硫醇素（2,2-dioxidothiolutin），首次通过X射线晶体学确认后者结构。该化合物对NCI-H187小细胞肺癌细胞（IC50 0.35 μg/mL）和MCF-7乳腺癌细胞（IC50 5.61 μg/mL）展现显著抗肿瘤活性，为海洋微生物药物开发提供新资源。

　　

海洋作为地球上最大的生态系统，蕴藏着丰富的微生物资源，其中放线菌因其卓越的次级代谢产物合成能力被称为"天然药厂"。随着抗生素耐药性危机加剧，从特殊生境中挖掘新型微生物资源成为研究热点。泰国国王蒙固理工学院拉卡邦校区的科研团队将目光投向泰国春武里府的海洋沉积物，通过创新筛选策略成功分离到一株具有抗菌活性的放线菌JHD1^T。

为系统鉴定该菌株分类地位，研究人员采用多相分类学方法，结合形态学观察、化学分类特征和基因组分析。扫描电镜显示该菌株产生螺旋状孢子链，细胞壁含有LL-二氨基庚二酸（DAP），主要脂肪酸为anteiso-C_15:0（21.3%）和iso-C_16:0（33.3%）。通过16S rRNA基因序列比对发现其与最近亲缘种Streptomyces alkaliterrae OF1^T相似度仅98.48%，低于物种界定阈值。基因组分析进一步显示平均核苷酸一致性（ANIm）值为85.7-86.2%，数字DNA-DNA杂交（dDDH）值为23.4-25.0%，均显著低于物种划分标准，证实其为链霉菌属新种，命名为Streptomyces marinisediminis sp. nov.。

研究团队通过Illumina MiSeq平台完成基因组测序（5.6 Mbp，GC含量74.7%），利用antiSMASH 7.0预测到34个生物合成基因簇（BGCs），包括非核糖体肽合成酶（NRPS）、I型聚酮合酶（T1PKS）等关键次级代谢途径。特别值得注意的是一个编码硫醇素合成的基因簇，其中HomE蛋白（1077个氨基酸）与已知硫醇素合成酶具有69.15%序列相似性。研究人员从发酵液中分离获得6个化合物，通过核磁共振（NMR）和高分辨质谱（HRESIMS）鉴定其结构，其中2,2-二氧硫醇素的结构首次通过X射线晶体学解析（CCDC编号2296168）。

关键实验技术

研究采用ISP 2海水培养基进行菌株培养，通过扫描电镜观察形态特征，使用Sephadex LH-20柱层析和制备型HPLC分离化合物。生物活性测试包括：针对疟原虫K1株的微量培养放射性同位素法、针对细菌的微孔板光学密度法、针对癌细胞的绿色荧光蛋白微孔板法（GFPMA）和刃天青微孔板法（REMA）。

多相分类学表征

通过表型、基因型和化学分类特征的系统分析，结合基因组相似性计算（ANIm、AAI、dDDH），确立JHD1^T为新物种。其独特的碳源利用模式（能利用木糖醇但不能利用蔗糖）与近缘种形成明显差异。

次级代谢产物预测

基因组挖掘揭示该菌株具有产生苯醌类、类胡萝卜素和黄酮类化合物的潜力。特别鉴定出一个完整的硫醇素合成基因簇，包含负责二硫键形成的硫氧还蛋白还原酶（HomI）和跨膜外排蛋白（HomH）。

生物活性评价

硫醇素对革兰阳性菌（如金黄色葡萄球菌ATCC 29213，MIC 3.13 μg/mL）和两种癌细胞系均显示显著活性。值得注意的是，其对NCI-H187细胞的活性（IC₅₀ 0.35 μg/mL）优于阳性对照阿霉素（IC₅₀ 0.23 μM），且对正常Vero细胞毒性较低（IC₅₀ 2.86 μM）。

该研究不仅丰富了链霉菌分类学多样性，更通过结构新颖的硫醇素类化合物为抗肿瘤药物研发提供新线索。2,2-二氧硫醇素晶体结构的首次解析为后续结构修饰奠定基础，而其独特的基因簇组成（如特有的hg1E-KS和膦酸酯基因簇）暗示海洋放线菌可能存在特殊的代谢调控机制。研究成果发表于《Scientific Reports》，为开发利用海洋微生物资源应对癌症和耐药菌感染提供重要科学依据。