Studies on the Screening and Identification of Antimicrobial Actinomycetes and their Natural Products
저자
발행사항
서울 : Graduate School, Myongji University, 2011
학위논문사항
학위논문(박사)-- Graduate School, Myongji University : 환경생명정보학과 2011. 8
발행연도
2011
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
抗菌活性을 갖는 放線菌의 分離 同定 및 生理活性物質에 관한 硏究
형태사항
viii, 107 p. ; 26cm
일반주기명
명지대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
지도교수:Joo-Won Suh
참고문헌 : p.84-92
소장기관
Studies on the Screening and Identification of Antimicrobial Actinomycetes and their Natural Products
Jinhua Cheng
Department of the Environmental Engineering and Biotechnology
Graduate School, Myongji University
Advisor Joo-Won Suh
A crisis is developing in the treatment of infectious diseases. Resistant microorganisms to currently prescribed antibiotics are increasing at a steady rate, and fewer and fewer antimicrobial agents are available to treat these infections. Organisms displaying a multiple drug resistance phenotype are becoming common in both nosocomial and community-acquired infections.
This situation has stimulated the research in the continuous discovery of new drugs. Traditional method for identifying antibiotics by screening extracts from actinomycetes and fungi against pathogens is called ?whole-cell antibacterial screening?. Most antibiotics in clinical use are isolated by using this method. However, use of this method in the discovery of new drug is declining because of the low opportunity of finding a novel compounds. But this method guarantee the activity which is the most important factor in the development of a new drug, reuse of this method is estimated. Another trend in the screening method is the ?target-based screening?, using the bacterial genomics, combinatorial chemistry and high?throughput screening. This method is more specific and provides more possibility in discovering new compounds.
In this study, I used both of the two methods to search for novel anti-MRSA and anti-fungal antibiotics which pose a great threat to human life and agricultural crops. In our extract library from rare actinomycetes, I selected strain MJM2077, MJM 2582 for anti-MRSA activity and MJM 1968 for antifungal activity. Isolation and purification of the active compounds from these strains were performed by several steps including organic chemical extraction, adsorption chromatography, size-exclude chromatography, and high pressure liquid chromatography. The structures of the purified compounds were analyzed by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Mass.
Anti-MRSA compound from MJM2077 was determined as echinomycin, which is known as anticancer compounds. In our result, this compound showed strong anti-MRSA activity and stability in strong acidic conditions, which give possibility for the development of oral anti-MRSA agent to institute vancomycin. Strain MJM2582 showed positive induction in the target-based screening for specific detection of glycopeptides antibiotics. This strain was identified as a new strain belongs to Amycolatopsis species according to the morphology, physiology and phylogenetic analysis. Active compound is strong hydrophilic and unstable in alkali conditions. Partially purified compounds showed molecular weight less than 1000, which is different with existing glycopeptides antibiotics.
Antifungal compound from MJM1968 was determined as azalomycin F complex. In our study, MJM1968 and this compound showed strong activity in suppression of soil-borne fungi both in vitro and in vivo. According to the antagonistic test, MJM1968 showed strong inhibitory activity to Fusarium spp., Rhizoctonia spp., and Colletotrichum spp. Treatment of agricultural soil with MJM1968 reduced the native fungal population by more than 60% after 14days. Treatment of soil with 10000ppm crude extract lowered native fungal density by more than 80% after 14 days. These data demonstrate the broad-spectrum suppression of fungal pathogen in agricultural soil by MJM1968 and the active compound azalomycin F complex. Our result showed the possibility of development of biocontrol agent for suppression of soil-borne fungi.
In conclusion, I isolated MJM2077 and MJM2582 for their strong anti-MRSA activity and MJM1968 for its strong antifungal activity by using whole-cell antibacterial screening and target-based screening method. The active compounds from them were isolated and the structures were analyzed, and the possibility of using them as clinical use antibiotics and biocontrol agent were elucidated.
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