脂肽類生物表面活性劑的研究進展

（青島科技大學化工學院，山東青島266042）

脂肽類生物表面活性劑（lipopeptide biosurfactants）是微生物在一定條件下培養時，代謝過程中分泌出來的具有表面活性的脂肽類化合物。這些活性物質具有獨特的兩親性分子結構，同時存在極性親水的肽鍵及脂肪烴鏈組成的非極性憎水基，具有特殊的功能。脂肽類生物表面活性劑可以表現出多樣的生物活性，在醫藥、食品、化妝品、農業生產、環境治理及石油工業等領域有廣闊的應用前景，已成為發展新型環保綠色工業的“助力劑”，具有巨大的生態、社會和環境效益。因此，研究不同種類的脂肽類生物表面活性劑及其產生菌具有非常重要的商業價值。作者簡介了脂肽類生物表面活性劑的產生菌及其種類，重點介紹了海洋微生物所產的脂肽類表面活性劑，并展望了其研究前景。

1 脂肽類生物表面活性劑的產生菌

自然界中酵母菌、真菌、細菌等多種微生物都可以產生具有表面活性的脂肽類物質。據文獻報道，產脂肽類生物表面活性劑的菌株主要有芽孢桿菌屬（Bacillussp.）、梭菌屬（Clostridiumsp.）、假單胞菌屬（Pseudomonassp.）、沙雷氏菌屬（Serratiasp.）、曲霉菌屬（Aspergillussp.）、隱桿菌屬（Empedobacter haloabiumsp.）和游動放線菌屬（Actinoplanessp.）、鏈霉菌屬（Streptomycessp.）、節桿菌屬（Arthrobactersp.）、分枝桿菌屬（Mycobacteriumsp.）等，既有來自陸地的微生物，又有來自海洋的微生物。

2 脂肽類生物表面活性劑的種類

脂肽通常是由氨基或羥基脂肪酸與肽鏈或肽環構成的一類生物表面活性劑。根據其結構特征分為環狀脂肽（cyclic lipopeptide）和線性脂肽（linear lipopeptide）。

2.1 環狀脂肽

環狀脂肽是由氨基酸組成的肽鏈以及羥基或氨基脂肪酸鏈兩部分結構組成的，脂肪酸鏈上的羥基或氨基與肽鏈氨基酸上的羧基結合形成內酯鍵或酰胺鍵，而成為環狀的脂肽化合物。環狀脂肽主要有地衣素（lichenysin）、環狀縮酚肽（cyclic depsipeptide）、伊枯草菌素家族（iturins）、棘白菌素（echinocandin）、豐原素（fengycin）和制磷脂菌素（plipastatin）、八肽菌素（octapeptin B5）等。

2.1.1 地衣素（lichenysin）

B.licheniformis以及B.subtilis均可產生lichenysin，有4種常見的異構體，分別為Lichenysin A、B、C和D，氨基酸序列為L－Gln－L－Leu（or Ile）－D－Leu－LVal（or Ile）－L－Asp－D－Leu－L－Ile（or Val）［1］。

2.1.2 環狀縮酚肽（cyclic depsipeptide）

由鐮孢霉（F.equiseti）代謝產生的cyclic depsipeptide A，對綠霉菌（P.digitatum）具有抑制活性［2］。

2.1.3 伊枯草菌素家族（iturins）

iturins主要由B.subtilis和B.amyloliquefaciens產生，目前已發現6種iturins異構體A、B、C、D、E和AL，具有抗真菌、抗細菌和溶血的活性及表面活性。

Mycosubtilin是一種由非核糖體合成的iturins家族脂肽，由B.subtilisATCC6633 產生，結構為C14～17－β－amino fatty acid－L－Asn－D－Tyr－D－Asn－L－Gln－L－Pro－D－Ser－L－Asn，表現出很強的抗植物病原真菌活性［3］。

Bacillomycin由B.amyloliquefaciens產生，有4種同系物Bacillomycin L、D、F 和Lc。其中，Bacillomycin D 對黃曲霉（A.flavus）、黃瓜枯萎病菌（F.oxysporum）等多種植物病源真菌具有拮抗活性［4］。Bacillomycin L 由B.amyloliquefaciensK103 產生，也是一種抗真菌化合物［5］。

Bacillopeptin A［6］和B1［7］都是來自于海洋B.amyloliquefaciensSH－B74的脂肽，對玉米紋枯病菌（R.solani）及蘋果干腐病菌（B.ribis）具有拮抗作用。

B.subtilisSSE4產生的Subtulene A 是一種環脂肽類抗生素，氨基酸結構為：C15－β－amino acids－L－Asn－D－Tyr－D－Asn－L－Gln－L－Pro－D－Asn－L－Ser［8］。

2.1.4 棘白菌素（echinocandin）

echinocandin最初是從菌株A.rugulosus的發酵液中獲得的，具有良好抗真菌活性，是一類脂肽抗真菌劑的總稱（表1）。

表1 棘白菌素類的環狀脂肽［9－10］Tab.1 The cyclic lipopeptides of echinocandin［9－10］

2.1.5 豐原素（fengycin）和制磷脂菌素（plipastatin）

由于fengycin的結構與plipastatin高度相似，因此國際上通常將這兩種化合物歸屬為同一類物質［11］。fengycin可由B.subtilis或B.globigii分泌，是由10個氨基酸組成的具有抗生素作用的環脂肽，氨基酸序列為L－Glu－D－Orn－D－Tyr－D－allo－Thr－L－Glu－D－Ala（or D－Val）－L－Pro－L－Gln－L－Tyr－L－Ile。對絲狀真菌作用明顯，有殺昆蟲活性。plipastatin由B.cereus產生，有同系物Plipastatin A1、A2、B1和B2，是一種抗菌脂肽。

2.1.6 八肽菌素（octapeptin B5）

octapeptin B5、B6和B7是多粘菌素B 的結構類似物，由Paenibacillustianmuensis產生。octapeptin B5的抗革蘭氏陰性菌活性最好，大腸桿菌和Pseudomonassp.對其最為敏感［12］。

2.2 線性脂肽

2.2.1 TAN 1511

從產紫晶鏈孢囊菌亞種（S.amethystogenessubsp.fukuienseAL－23456）發酵液中可以分離制得TAN 1511（A～C）［13］。TAN 1511可促進雌鼠骨髓細胞增殖。

2.2.2 Dragonamide

Gunasekera等［14］從一株海洋藍細菌L.polychroa中分離到2個線性脂肽Dragonamide C和D，它們對骨肉瘤細胞、神經瘤細胞IRM－32 有抑制作用。Balunas等［15］報道了L.majuscula產生的3種線性脂肽Dragonamide E、A 及Herbamide B，對利什曼原蟲具有很好的抑制效果。

3 海洋微生物所產的脂肽類表面活性劑

由于海洋環境的特殊性，海洋微生物具有獨特的代謝方式，產生很多結構新穎的環肽類成分次生代謝產物。目前從海洋微生物中發現的脂肽類次級代謝產物的生物活性主要表現在免疫調節、抗細菌、抗真菌、抗病毒和抗癌等。

3.1 Laxaphycin

Bonnard等［16］從海洋藍藻中分離出了一系列的細胞生長抑制環肽Laxaphycin，其中Laxaphycin A 和B能夠抑制癌細胞的增殖。

3.2 Antillatoxin

從藍細菌L.majuscula發酵液中分離得到的Antillatoxin（ATX）能夠促進神經軸突的生長［17］。Nogle等［18］從L.majuscula提取物中分離得到的Antillatoxin B具有神經毒作用。

3.3 Marinhysin A

Marinhysin A（MA）是由海洋BacillusmarinusB9987產生的具有抗真菌活性的環脂肽類化合物［19］，具有較廣抑菌譜，對番茄早疫病菌、小麥赤霉病菌和棉花黃萎病菌等植物病原菌均有抑制作用，而且盆栽效果良好［20］。

3.4 Tauramamide

Desjardine等［21］從一株海洋Brevibacilluslaterosporus中分離到1種脂肽類化合物Tauramamide，對腸球菌Enterococcussp.有抑制作用。

3.5 Malyngamide

在藍細菌中發現的具有抗癌活性的脂肽類表面活性劑有Malyngamide 2、3和4。Malyngamide 2可由L.sordida產生，抑制 H－460 人肺癌細胞；Malyngamide 3 由L.majuscula產生，抑制MCF7 和HT－29 細胞；Malyngamide 4 由海洋絲狀藍藻（Mooreaproducens）產生，抑制腫瘤生長，對結核分枝桿菌M.tuberculosis有體外抑制作用［22］。

3.6 Halobacillin

Jacqueline等［23］從海洋Bacillussp.發酵液中分離到了iturins類循環酰基肽：Halobacillin 1 和2，它們對HCT－116細胞有抑制作用。

3.7 Isomalyngamide

Isomalyngamide是從L.majuscula培養液中分離得到的一種脂肽類表面活性劑，可以抑制MCF－7和MDA－MB231癌細胞［24］。

本實驗室分離的耐鹽短桿菌（Brevibacterium halotolerans），其所產活性物質為脂肽類表面活性劑，具有優越的表面活性。另一菌株B.amyloliquefaciens產生的活性物質也屬于脂肽類。

4 展望

人們從多種微生物（包括海洋微生物）中已發現和分離了許多具有表面活性的脂肽類化合物，為藥物開發及工業應用研究提供了重要的先導化合物，有力地推動了天然產物化學的發展。許多新化合物結構復雜、活性顯著，對合成化學也將是新的挑戰，目前，對某些化合物生物合成規律的研究也取得了較大進展［25］。我國海域遼闊，海洋微生物種類繁多、分布廣泛，資源十分豐富，因此，對海洋微生物活性產物的研究需要進一步加強。

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