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Study on the identification of the production strain about N-CWS

对胞必佳生产菌株的重新鉴定



全 文 :第 11 卷第 4 期
2013 年 7 月
生  物  加  工  过  程
Chinese Journal of Bioprocess Engineering
Vol. 11 No. 4
Jul. 2013
doi:10. 3969 / j. issn. 1672 - 3678. 2013. 04. 010
收稿日期:2012 - 10 - 22
作者简介:尤小娜(1984—),女,河北省霸州人,硕士研究生,研究方向:生物制药;谢必峰(联系人),副教授,E⁃mail:bfxie@ fjnu. edu. cn
对胞必佳生产菌株的重新鉴定
尤小娜,林锦彬,雷  艳,谢必峰
(福建师范大学 生命科学学院,福州 350108)
摘  要:主要是从形态学观察、菌株脂肪酸成分和 16S rRNA 基因全序列 3 个方面出发,重新对胞必佳生产菌株红
色诺卡氏菌(Nocardia rubra)进行鉴定。 结果表明,该菌株并非诺卡氏菌属中的红色诺卡氏菌,而属于红球菌属。
16S rRNA序列相似性比较和系统进化树进一步说明,该菌株与 Rhodococcus ruber(AY114117. 1)的同源性最高,是 1
株红色红球菌。
关键词:胞必佳;红色诺卡氏菌;红色红球菌
中图分类号:R979. 1 + 9        文献标志码:A        文章编号:1672 - 3678(2013)04 - 0055 - 04
Study on the identification of the production strain about N⁃CWS
YOU Xiaona,LIN Jinbin,LEI Yan,XIE Bifeng
(College of Life Sciences,Fujian Normal University,Fuzhou 350108,China)
Abstract:The production strain about Nocardia Rubra Cell Wall Skeleton was identified based on
morphological observation, fatty acid composition and 16S rRNA complete sequence. The results indicated
that the obtained strain was not Nocardia rubra, but belonged to Rhodococcus. 16S rRNA sequence
similarity and the molecular evolution trees showed that the strain was most closely related to Rhodococcus
ruber(AY114117. 1).
Key words:N⁃CWS; Nocardia rubra; Rhodococcus ruber
    红球菌属在 1891 年由 Zopf 建立,后被取消,
1977 年,Goodfellow 根据自己及许多学者对一些细
菌表型、化学、遗传学形状的研究,提出恢复红球菌
属,并将该属的定义为介于分枝杆菌和诺卡氏菌
Nocardia之间的一类微生物[1],除紫红分枝杆菌外,
还包括多种老的诺卡氏菌。 因此,红球菌属与诺卡
氏菌属有着密切的亲缘关系。
胞必佳 ( Nocardia Rubra Cell Wall Skeleton,
N⁃CWS)是红色诺卡氏菌菌体经破碎、化学提取后
精制而成的冻干粉针剂,主要成分为诺卡氏霉菌
酸、阿拉伯半乳聚糖和黏肽[2]。 作为新一代的免疫
佐剂[3 - 4],其免疫活性强,国内外已将其作为很有价
值的抗肿瘤新药。 福建省山河药业有限公司保藏
的菌株即胞必佳生产菌株,原名为红色诺卡氏菌,
是一种诺卡氏菌型放线菌。
随着科学技术的不断发展,只以形态描述、生
理生化特征等进行的分类已不足以说明问题,诺卡
氏菌型放线菌的分类已经发展到现在的多相分类,
且已有对保藏的诺卡氏菌进行重新分类的研究[5]。
但目前关于胞必佳的研究还主要着重于癌症、炎症
的临床治疗,尚未有关于该菌株菌种采用新方法鉴
定的报道。
笔者主要从形态学观察、菌株脂肪酸成分和
16S rRNA基因全序列 3 个方面出发,对该菌的菌种
做进一步的研究,以期使人们对胞必佳生产菌株进
一步认识的同时,也能为以后生产工艺的改进提供
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一些理论依据。
1  材料和方法
1. 1  材料
1. 1. 1  菌种来源
福建省山河药业有限公司保藏菌种,菌株分离
自昆明土壤,于 1982 年收集[6]。
1. 1. 2  培养基
摇瓶培养基:酵母粉(Oxoid 公司)10 g、无水葡
萄糖 10 g、水 1 000 mL、pH 7􀆰 2 ~ 7􀆰 4、115 ℃,25 min
高压蒸气灭菌。
1. 1. 3  主要试剂
CTAB、Tris、EDTA、SDS、琼脂糖均为上海生工
生物技术有限公司产品;DNA Marker、TaqDNA 聚合
酶、10 × PCR 缓冲液 (含有 Mg2 + )、 dNTP mixture
(2􀆰 5 mmol / L)均为 TaKaRa 公司产品;氯仿、异戊
醇、乙醇均为国产分析纯。
1. 1. 4  主要仪器
EX 51 型光学显微镜(Olympus 公司);TG16
W微量高速离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限
公司);DK 8D 电热恒温水槽(上海一恒科技有限
公司);PTC 100TM PCR 仪(美国 Bio⁃Rad);DYY
6C稳压稳流电泳仪(北京六一仪器厂)。
1. 2  实验方法
1. 2. 1  形态学观察
在液体摇瓶培养基上,一定时间后取样制片,
用光学显微镜观察形态并拍照。
1. 2. 2  菌体脂肪酸的气相色谱分析
菌体脂肪酸的成分分析委托福建省农科院
完成。
1. 2. 3  菌体的准备
挑取单菌落至装有 50 mL 生长培养基的 250
mL三角瓶中,220 r / min、28 ℃ 培养 2 d,菌液经
8 000 r / min、离心 10 min收集细胞。
1. 2. 4  DNA的提取
将收集的菌体于 - 20 ℃预冷研钵中加液氮反
复研磨后,迅速装于 1􀆰 5 mL EP 管中,加入 600 μL
65 ℃预热的 CTAB溶液(用前加入体积分数为 2%
的 β 巯基乙醇 1􀆰 2 μL),65 ℃温浴 1 h;冷却后,加
入 600 μL 含有 Tris饱和酚、氯仿、异戊醇体积比为
25∶ 24∶ 1的溶液,混匀,13 000 r / min 离心 10 min;吸
上清后装入一个新的 EP 管,加入 600 μL 含有氯仿
和异戊醇体积比为 24∶ 1的溶液,13 000 r / min 离心
10 min;吸上清,转入一个新的 EP 管中,加入 7 / 10
体积的异丙醇混匀, 于 4 ℃静置 30 min,13 000
r / min离心 10 min,弃上清;用预冷的 70%乙醇洗涤
2 次后,将乙醇吸干置于吸水纸上倒置晾干后,加入
20 μL TE溶液保存。
1. 2. 5  16S rDNA PCR 扩增
将提取的基因组 DNA 作为模板进行 PCR 扩
增。 50 μL 反应体系包括:模板 DNA 4 μL, 10 ×
PCR缓冲液(含有 Mg2 + ) 5 μL,2􀆰 5 mmol / L dNTP
mixture 4 μL,10 mmol / L 16S rDNA上游引物 2 μL,
10 mmol / L 16S rDNA 下游引物 2 μL, 5 U / μL
TaqDNA聚合酶 2 μL,双蒸水 31 μL。 PCR 反应程
序为 95 ℃热变性 5 min,94 ℃变形 30 S,58 ℃复性
30 S,72 ℃延伸 2 min,进行 30 个循环,72 ℃延伸 10
min,4 ℃终止反应。 取 3 μL PCR产物用 1. 0%琼脂
糖凝胶电泳检测并拍照。
1. 2. 6  序列的测定与系统发育分析
PCR产物送上海华大基因生物有限公司进行测
序,获得 16S rRNA 基因序列提交到 GenBank 核酸序
列数据库,并利用 Blast 工具与数据库中已知的相关
序列进行在线比对。 然后用 Mega 4. 1 软件中的邻接
法(N⁃J) [7]构建系统进化树,进行同源性分析。
2  结果与讨论
2. 1  形态学的观察结果
取片镜检所示,基丝纤细,培养 14 h 后,形成分
枝,呈现初级分枝菌丝体(图 1);而 24 h 后菌丝体
断裂成新的杆状非活动小体,直径为 2. 0 ~ 2. 5 μm,
无气生菌丝(图 2)。
图 1  14 h后的菌体形态
Fig. 1  Mycelial morphology after 14 h
所属科属的鉴定是以形态特征为主,同时还需
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图 2  24 h后的菌体形态
Fig. 2  Mycelial morphology after 24 h
要参考细胞化学的内容。 红球菌属(Rhodococcus)
是基于 Tsukamura[8]和 Goodfellow[9]等建立的,在此
之前,这类菌被归为分枝杆菌属或诺卡氏菌属[10]。
因此,光进行形态学观察并不能确定该菌株归属,
还需要寻找更有力的证据。
图 3  菌株 YOU 202 及相关属、种间的 16S rDNA系统进化树
Fig. 3  Phylogenetic tree of 16S rDNA gene sequence of strain between YOU⁃202,related genera and species
2. 2  菌体脂肪酸的成分分析
对该菌株进行脂肪酸成分的气相色谱分析,可
知该菌株含有的脂肪酸成分共有 48 种,其中,占优
势的脂肪酸成分有 13 种(表 1),其余脂肪酸成分的
质量分数介于 0􀆰 07% ~ 1􀆰 49%之间。 由于目前对
诺卡氏菌科的脂肪酸气相色谱信息库仍不齐全,只
能获得该菌株的脂肪酸图谱信息,并不能鉴定出该
菌的从属。 从表 1 可知:除 19∶ 0(42􀆰 45% ),质量分
数较多的脂肪酸依次为 16 ∶ 0、18 ∶ 1 w9c、Summed
Feature 5,而 18∶ 0含量很低,这与张建丽等[11]对诺
卡氏菌型放线菌细胞中脂肪酸的气象色谱分析中
的某些结果一致,但仍需通过对该菌的 16S rDNA
基因序列进行分析,进一步鉴定该菌。
表 1  N CWS生产菌株优势脂肪酸类型和质量分数
Table 1  percentages and types of fatty acid of N⁃CWS
production strain
脂肪酸类型 脂肪酸质量分数 / % 脂肪酸类型
脂肪酸质
量分数 / %
15∶ 0 ISO 2. 49 Sum In Feature 3. 17
15∶ 0 ANTEISO 2. 46 18∶ 1 w9c 5. 49
16∶ 0 ISO 2. 6 18∶ 1 w7c 1. 92
16∶ 0 9. 23 19∶ 0 CYCLO w8c 3. 51
16∶ 0 10 methyl 3. 25 19∶ 00 42. 45
17∶ 0 ISO 2. 17 Summed Feature 5 3. 71
17∶ 0 ANTEISO 2. 12 18∶ 0 1. 49
2. 3  16S rDNA的序列分析
该菌株的 16S rDNA 序列全长包括 1 381 bp,发
布在 GenBank 数据库中,序列登录号为 JQ906258。
用 Blast软件将该序列与 GeneBank 中已报道的 16S
rDNA序列进行同源性比较,发现该菌株与红球菌属
的菌株同源性较高,达到 98% ~ 100%。 将该菌株与
红球菌属中的 9 株菌和诺卡氏菌属中的 7 株菌进行
系统发育分析,得到其系统进化树,见图 3。 由图 3可
知,该菌株并未处于诺卡氏菌属的分支内,而是属于
红球菌属,且与 Rhodococcus ruber(AY114117􀆰 1) 的相
似性最高,二者间的进化距离最短,应被分在同一个
种内。 因此,该菌为一株红色红球菌。
75  第 4 期 尤小娜等:对胞必佳生产菌株的重新鉴定
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3  结  论
实验所用菌株是由福建省微生物研究所于 1982
年从昆明土壤中分离筛选所得,由于当时诺卡氏菌型
放线菌的经典分类主要的依据是形态、培养特征和生
理生化特性,而该菌株菌丝体断裂这一形态特征及培
养、生理生化特征均类似于诺卡氏菌属,因此将该菌
判定为诺卡氏菌属里的红色诺卡氏菌。
鉴于目前对诺卡氏菌科的脂肪酸气相色谱信息
库仍不齐全,只能获得胞必佳生产菌株的脂肪酸图谱
信息,并不能匹配出该菌属的具体分类。 因此须运用
分析和修正红球菌属分类的最有力工具 16S rDNA的
序列进行分析;由 16S rDNA序列相似性比较和系统
发育分析可知,该菌株并非诺卡氏菌属的成员,而是
属于红球菌属,且与 Rhodococcus ruber(AY114117􀆰 1)
亲缘关系最近。 因此建议将该生产菌株做进一步的
分类鉴定。
参考文献:
[ 1 ]  华苟根,郭坚华.红球菌属的分类及应用研究进展[ J] . 微生
物学通报,2003,30(4):107⁃111.
[ 2 ]   李秀春.胞必佳[J] .中国新药杂志,1999,8(9):630⁃631.
[ 3 ]   Azuma I,Taniyama T, Hirao F,et al. Antitumor activity of cell⁃
wall skeletons and peptidoglycolipids of mrcobacteria and related
microorganisms in mice and rabbits [ J] . Gann = Gan,1974,65
(6):493.
[ 4 ]   Azuma I,Taniyama T,Yamawaki M,et al. Adjuvant and antitumor
acticities of Nocardia cell⁃wall skeletons[ J] . Gann = Gan,1976,
67(5):733.
[ 5 ]   张建丽,张亚美,刘志恒.对诺卡氏菌 AS4. 1186 和 AS4. 1187
保藏菌株的重新分类研究[ J] . 微生物学报,2002,42 (1):
1⁃10.
[ 6 ]   洪金基,王清波,陈必兴,等. 癌的免疫治疗新药 N CWS 的
研究[J] .福建医药杂志,1983,15:34.
[ 7 ]   Saitou N,Nei M. The neighbor⁃joinjing method:a new method for
reconstructing phylogenetic trees [ J ] . Molecular Biology and
Evolution,1987,4(4):406⁃425.
[ 8 ]   Tsukamura M. A further numerical taxonomic study of the
Rhodochrous group[ J] . Japanese Journal of Microbiol,1974,18
(1):37⁃44.
[ 9 ]   Goodfellow M,Alderson G. The actinomycete⁃genus Rhodococcus:
a home for the " rhodochrous" complex [ J] . Journal of General
Microbiology,1977,100(1):99⁃122.
[10]   张建丽,刘志恒.诺卡氏菌型放线菌的分类[ J] .微生物学报,
2001,41(4):513⁃517.
[11]   张建丽,张娟,宋飞,等. 诺卡氏菌型放线菌细胞中脂肪酸的
气相色谱分析[J] .微生物学通报,2008,35(8):1219⁃1223.
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