ترکیبات زیست فعال ثانویه میکروارگانیسم های دریایی و کاربرد آنها

نوع مقاله: مروری

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد زیست فناوری دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه خلیج فارس بوشهر

2 استادیار گروه زیست فناوری دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه خلیج فارس بوشهر

چکیده

ترکیبات زیست فعال به دو نوع اولیه و ثانویه تقسیم میشوند. ترکیبات زیست فعال اولیه برای رشد موجودات زنده ضروری بوده اما ترکیبات زیست فعال ثانویه برای زندگی موجودات ضروری نبوده و از ترکیبات زیست فعال اولیه به وجود میآیند. بیشتر ترکیبات زیست فعال ثانویه بقا جاندار را موجب میشوند. میکروارگانیسمهای دریایی به صورت آزادزی و یا همزیست با گیاهان و حیوانات دریایی زندگی میکنند و بسیاری از ترکیبات زیست فعال دریایی اغلب توسط میکروارگانیسمهای همزیست تولید میشوند. میکروارگانیسم های همزیت با اسفنج، ریز جلبکها ، باکتریها و قارچهای دریایی از منابع عمده ترکیبات زیست فعال میباشند. ترکیباتی که توسط اسفنجها تولید میشوند شامل: استروئیدها و نوکلئوزیدهای غیر معمول، ترکیبات ضد التهاب مانند کلاتریول و هالی پپتین است. اسیدهای چرب دارای امگا 3، انواع توکسینها، رنگدانهها و استرول ها از ریز جلبکها به دست میآید. باکتریهای دریایی تولید کننده ترکیباتی مانند لوبوفورین، بریوستاتین، ماکرولاکتین، سالین آمید، استئوجنین و آستاگزانتین میباشند. قارچهای دریایی ترکیباتی مانند دندروفیلین، پستالون اسکالوسماید، ارموفیلین و غیره تولید میکنند. ترکیباتی مانند بریوستاتین نیز از بریوزواها به دست میآید. تنوع موجودات و محصولات دریایی در مقایسه با منابع خشکی بسیار بالا بوده و میکروارگانیسمهای دریایی منابع مهم ترکیبات جدید محسوب میشوند. در نتیجه کشف ترکیبات زیست فعال جدید از منابع دریایی ضرورت تحقیق بر روی موجودات دریایی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Secondary Bioactive Compounds of marine microorganisms and their applications

نویسندگان [English]

  • khanomnaz ebadi 1
  • ahmad shadi 2
1 persian gulf univercity
2 persian gulf univercity
چکیده [English]

The bioactive compounds are divided into two types: primary and secondary. Primary bioactive compounds are essential for the growth of living organisms, but secondary bioactive compounds are not essential for living organisms and originate from primary bioactive compounds. Most secondary bioactive compounds contribute to survival. Marine microorganisms live freely or coexist with marine plants and animals and many marine metabolites are often produced by symbiotic microorganisms. Coexisting microorganisms with Sponge, microalgae, bacteria and sea fungi are major sources of bioactive compounds. Compounds produced by sponges include unusual steroids and nucleosides, anti-inflammatory compounds such as clathriol and halo-peptin. Omega-3 fatty acids, types of toxins, pigments and sterols are derived from microalgae. Marine bacteria produce compounds such as lobophorin, bryostatin, macrolactin, saline amide, acetogenin and astaxanthin. Sea fungi produce compounds such as dendrophiellines, pestalone ,scalusamides ermophilanes, etc. Compounds such fluostramine are also derived from bryozoa. The diversity of marine organisms and products is very high compared to terrsterial resources and marine microorganisms are important sources of new compounds. As a result, the discovery of new bioactive compounds from marine resources confirms the need for research on marine organisms.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Secondary bioactive compounds
  • Marine microorganisms
  • Pharmaceutical Industry
[1]    Colwell, RR. "Fulfilling the promise of biotechnology", Biotechnology advances,vol.20, pp.215-228, 2002.

[2]    Fautin, DG. "Biomedical importance of marine organisms", California Academy of Sciences, 1988.

[3]    Gianni, M. "High seas bottom trawl fisheries and their impacts on the biodiversity of vulnerable deep-sea ecosystems: options for international action,  IUCN, 2004.

[4]    Pomponi, SA. "The bioprocess–technological potential of the sea", Journal of Biotechnology,vol.70, pp. 5-13, 1999.

[5]    Fenical, W. Jensen, PR. "Marine microorganisms: a new biomedical resource. In: Pharmaceutical and Bioactive Natural Products", Springer,  pp. 419-457,1993.

[6]    Berdy, J. "Bioactive microbial metabolites", The Journal of antibiotics, vol.58, pp.1-26, 2005.

[7]    Saleem, M. Ali, MS. Hussain, S. Jabbar, A. Ashraf, M. Lee, YS. "Marine natural products of fungal origin", Nat. Prod. Rep, vol.24, pp.1142-1152, 2007.

[8]    Demain, AL. Fang, A. "The natural functions of secondary metabolites. In: History of Modern Biotechnology I",  Springer, pp. 1-39, 2000.

[9]    Gudbjarnason, S. "Bioactive marine natural products", Rit Fiskideild, vol.16, pp.107-110, 1999.

[10]               Venugopal, V. "Marine products for healthcare: functional and bioactive nutraceutical compounds from the ocean" CRC press, 2008.

[11]               Bhakuni, DS. Rawat, DS. "Bioactive marine natural products", Springer Science & Business Media, 2006.

[12]               Pietra, F. "Secondary metabolites from marine microorganisms: bacteria, protozoa, algae and fungi Achievements and prospects", Nat. Prod. Rep, vol.14, pp.453-464, 1997.

[13]               Singh, BR. Tu, AT. "Natural Toxins 2: Structure, Mechanism of Action, and Detection", Springer Science & Business Media, vol.391, 2012.

[14]               Cooper, R. Nicola, G. "Natural Products Chemistry: Sources, Separations and Structures", CRC Press, 2014.

[15]               D’Orazio, N. Gammone, MA. Gemello, E De Girolamo, M. Cusenza, S. Riccioni, G. "Marine bioactives: Pharmacological properties and potential applications against inflammatory diseases", Marine drugs, vol.10, pp. 812-833, 2012.

[16]               Gil, B. Ferrandiz, M. Sanz, M. Terencio, M. Ubeda, A. Rovirosa, J. et al. "Inhibition of inflammatory responses by epitaondiol and other marine natural products", Life sciences, vol.57, pp.25-30, 1995.

[17] جمیلی، شهلا. گوهری کاخکی، احمدرضا. سعیدنیا، سودابه. پرمه، پریسا. استخراج و شناسایی استرول­های جلبک قهوه­ای padina boergesenii از سواحل چابهار، مجله علمی شیلات ایران، سال بیست و چهارم، شماره3، صفحات 44-35، پاییز 1394

[18]               Vacelet, J. Donadey, C. "Electron microscope study of the association between some sponges and bacteria", Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, vol. 30, pp.301-314, 1977.

[19]               Fuerst, JA. "Diversity and biotechnological potential of microorganisms associated with marine sponges", Applied microbiology and biotechnology, vol.98, pp. 7331-7347, 2014.

[20]               Hentschel, U. Fieseler, L. Wehrl, M. Gernert, C. Steinert, M. Hacker, J. et al. "Microbial diversity of marine sponges", Prog

[21]               Mol Subcell Biol, vol. 37, pp. 59-88, 2003.

[22]               Santos, O. Soares, A. Machado, F. Romanos, M. Muricy, G. Giambiagi‐deMarval, M. et al. "Investigation of biotechnological potential of sponge‐associated bacteria collected in Brazilian coast",  Letters in applied microbiology, vol.60, pp.140-147, 2015.

[23]               Lee, OO. Wong, YH. Qian, P-Y. "Inter-and intraspecific variations of bacterial communities associated with marine sponges from San Juan Island, Washington", Applied and environmental microbiology, vol.75. pp.3513-3521, 2009.

[24]               Izzo, I. Pironti, V. Della Monica, C. Sodano, G. De Riccardis, F. "Stereocontrolled synthesis of contignasterol's side chain", Tetrahedron Letters, vol. 42, pp.8977-8980, 2001.

[25]               Keyzers, RA. Northcote, PT. Berridge, MV. Clathriol, B. "A New 14β Marine Sterol from the New Zealand Sponge Clathria lissosclera", Australian journal of chemistry, vol.56, pp.279-282, 2003.

[26]               Mayer, AM. Lehmann, VK. "Marine pharmacology in 1998: Marine compounds with antibacterial, anticoagulant, antifungal, antiinflammatory, anthelmintic, antiplatelet, antiprotozoal, and antiviral activities; with actions on the cardiovascular, endocrine, immune, and nervous systems; and other miscellaneous mechanisms of action",  The Pharmacologist,  2000.

[27]               Rinehart, KL. "Secondary metabolites from marine organisms. In: Ciba Foundation Symposium 171-Secondary Metabolites: their Function and Evolution", Wiley Online Library, pp. 236-254, 1993.

[28]               Rouhi, A. "Supply issues complicate trek of chemicals from sea to market", Chemical & Engineering News, vol.73, pp.42-44, 1995.

[29] حیدری جامع بزرگی، فاطمه. یوسف­زادی، مرتضی. فیروزی، امیدرضا. ناظمی، ملیکا. جاسبی، امیررضا. بررسی فعالیت سیتوتوکسیک بخش­های هگزانی و دی­کلرومتانی عصاره متانولی اسفنج Ircinia mutans  بر سه رده سلول سرطانی انسانی، مجله علمی شیلات ایران، سال 27، شماره 2، صفحات 114-105، اسفند 1396.

[30] ناظمی، ملیکا. پیشه­ورزاد، فاطمه. مطلبی، عباسعلی. احمدزاده، امید. بررسی خواص ضد باکتریایی عصاره­های اسفنج Axinella sinoxea  از جزیره لارک خلیج فارس. فصلنامه بوم شناسی آبزیان، دوره 1، شماره 4، صفحات 65-54، مهر 1391.

[31]               Jensen, PR. Williams, PG. Oh, D-C. Zeigler, L. Fenical, W. "Species-specific secondary metabolite production in marine actinomycetes of the genus Salinispora", Applied and environmental microbiology,vol.73, pp. 1146-1152,  2007.

[32]               Renner, MK.  Shen, Y-C. Cheng, X-C. Jensen, PR. Frankmoelle, W. Kauffman, CA. et al. "Cyclomarins AC, new antiinflammatory cyclic peptides produced by a marine bacterium (Streptomyces sp.)",  Journal of the American Chemical Society, vol.121, pp.11273-11276, 1999.

[33]               Darabpour, E. Ardakani, MR. Motamedi, H. Ghezelbash, G. Ronagh, MT. "Isolation of an antibiotic producer Pseudomonas sp. from the Persian Gulf",Asian Pacific Journal of Tropical Medicine, vol. 3, pp 318-321,2010.

[34] بحری، عارف. معظمیان، الهام. آذرپیرا، نگار. جداسازی و شناسایی مولکولی اکتینومیست­های دریازی خلیج فارس و ارزیابی آن­ها جهت تولید متابولیت­های سیتوتوکسیک ضد سرطان سینه در شرایط آزمایشگاهی، مجله زیست شناسی دریا، سال نهم، شماره 35، صفحات 68-59، پاییز 1396.

[35]               Ardakani, MR. Poshtkouhian, A. Amoozegar, M. Zolgharnein, H. "Isolation of moderately halophilic Pseudoalteromonas producing extracellular hydrolytic enzymes from persian gulf", Indian journal of microbiology, vol.52, pp.81-94, 2012.

[36]              ایزدپناه قشمی، فاطمه. جوادپور، صدیقه. ملک­زاده، کیانوش. تمدنی جهرمی، سعید. رحیم زاده، مهسا. جداسازی و شناسایی اکتینومیست­های تولید کننده L- آسپاراژیناز از خلیج فارس، مجله پزشکی هرمزگان، سال هجدهم ، شماره2، صفحات 129-121، خرداد و تیر 1393.

[37]               Christophersen, C. "Secondary metabolites from marine bryozoans. A review,  Acta Chem. Scand,  vol.39, pp. 517-529, 1985.

 

[38]               Bugni, TS. Ireland, CM. "Marine-derived fungi: a chemically and biologically diverse group of microorganisms", Natural Product Reports, vol.21, pp.143-163, 2004.

[39]               Cueto, M. Jensen, PR. Kauffman, C. Fenical, W. Lobkovsky, E. Clardy, J. "Pestalone, a new antibiotic produced by a marine fungus in response to bacterial challenge", Journal of Natural Products, vol.64, pp.1444-1446, 2001.

[40]               Mayer, AM. Hamann, MT. "Marine pharmacology in 1999: compounds with antibacterial, anticoagulant, antifungal, anthelmintic, anti-inflammatory, antiplatelet, antiprotozoal and antiviral activities affecting the cardiovascular, endocrine, immune and nervous systems, and other miscellaneous mechanisms of action. Comparative Biochemistry and Physiology Part C", Toxicology & Pharmacology, vol.132, pp.315-339, 2002.

[41]               Tziveleka, L-A. Vagias, C. Roussis, V. "Natural products with anti-HIV activity from marine organisms", Current topics in medicinal chemistry, vol.3, pp.1512-1535, 2003.

[42]               Wang, G-Y. Keasling, JD. "Amplification of HMG-CoA reductase production enhances carotenoid accumulation in Neurospora crassa", Metabolic engineering, vol.4, pp.193-201, 2002.

[43]               Kim, S-K. "Marine proteins and peptides: biological activities and applications", John Wiley & Sons, 2013.

[44]               Amini, E. Nabiuni, M. Baharara, J. Parivar, K. Asili, J. "Hemolytic and cytotoxic effects of saponin like compounds isolated from Persian Gulf brittle star (Ophiocoma erinaceus)",J Coast Life Med, vol. 2, pp. 762-768, 2014.

[45]               Zandi, K. Farsangi, MH. Nabipour, I. Soleimani, M. Khajeh, K. Sajedi, RH. et al. "Isolation of a 60 kDa protein with in vitro anticancer activity against human cancer cell lines from the purple fluid of the Persian Gulf sea hare, Aplysia dactylomela", African Journal of Biotechnology, vol.6, pp. 1280-1283 2007.

[46]               Rabbani, O. Bargahi, A. "The effect of antiangiogenesis proteins, isolated from shark cartilage, on chick chorioallantoic membrane", ISMJ, vol. 10, pp. 1-8, 2007.

[47]               Kelecom, A. "Chemistry of marine natural products: Yesterday, today and tomorrow", Anais da Academia Brasileira de Ciencias, vol.71, pp.249-263, 1999.

[48]               Burton, H. Abraham, E. "Isolation of antibiotics from a species of Cephalosporium. Cephalosporins P1, P2, P3, P4 and P5", Biochemical Journal , vol.50, p 168, 1951.

[49]               Jensen, SL. "Recent advances in the chemistry of natural carotenoids", Pure and Applied Chemistry, vol.14, pp.227-244,  1967.

[50]               MacLeod, RA. "The question of the existence of specific marine bacteria", Bacteriological review, vol.29, p.9, 1965.

[51]               Kelecom, A. "Secondary metabolites from marine microorganisms. Anais da Academia", Brasileira de Ciências, vol.74, pp.151-170, 2002.

[52]               Salomon, CE, Magarvey, NA, Sherman, DH. "Merging the potential of microbial genetics with biological and chemical diversity: an even brighter future for marine natural product drug discovery",  Natural product reports, vol.21, pp. 105-121, 2004.

[53]               Demain, AL. "Small bugs, big business: the economic power of the microbe",  Biotechnology advances, vol.18, pp. 499-514, 2000.

[54]               Barrios-González, J. Castillo, TE. Mejía, A. "Development of high penicillin producing strains for solid state fermentation", Biotechnology advances, vol.11, pp.525-537, 1993.

[55]               Barrios-González, J. Mejía, A. "Production of secondary metabolites by solid-state fermentation. Biotechnology annual review 1991.  Colwell RR. Fulfilling the promise of biotechnology", Biotechnology advances, vol.20, pp.215-228, 2002.