Nghiên cứu chiết tách, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số hợp chất phân lập từ chủng xạ khuẩn streptomyces alboniger

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - Ngơ Văn Hiếu NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT PHÂN LẬP TỪ CHỦNG XẠ KHUẨN STREPTOMYCES ALBONIGER LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Hà Nội, 11/2021 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - Ngơ Văn Hiếu NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT PHÂN LẬP TỪ CHỦNG XẠ KHUẨN STREPTOMYCES ALBONIGER Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 8440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ PHƯƠNG THẢO Hà Nội, tháng 11 năm 2021 Lời cam đoan Luận văn cơng trình nghiên cứu hướng dẫn khoa học TS Trần Thị Phương Thảo Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2021 Tác giả luận văn Ngô Văn Hiếu Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ kinh phí từ nhiệm vụ Khoa học Công nghệ theo Nghị định thư – Bộ Khoa học Công nghệ (mã số nhiệm vụ: NĐT.47.KR/18) Luận văn tốt nghiệp cao học hồn thành, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới TS Trần Thị Phương Thảo trực tiếp hướng dẫn tận tình, dìu dắt giúp đỡ tơi với dẫn khoa học quý giá suốt trình thực hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể phịng Ứng dụng Hóa Sinh Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Công nghệ, phịng Tổng hợp Hữu - Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam ln đồng hành giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo thầy cô giáo Học viện Khoa học Công nghệ trực tiếp giảng dạy, truyền đạt kiến thức khoa học chuyên ngành cho năm tháng qua Học viên cao học Ngô Văn Hiếu tài trợ Tập đồn Vingroup – Cơng ty CP hỗ trợ chương trình học bổng đào tạo thạc sĩ, tiến sĩ nước Quỹ Đổi sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn (VinBigdata), mã số VINIF.ThS.107 Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp, bạn bè, người động viên, chia sẻ, ủng hộ suốt thời gian qua./ Xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Ngô Văn Hiếu Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Viết tắt HNMR 13 C- NMR Tiếng Anh Proton nuclear magnetic resonance spectroscopy Carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy Diễn giải Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 XK Xạ khuẩn VSV Vi sinh vật Chất kháng sinh CKS Xạ khuẩn đối XKĐK kháng CC Column chromatography NB-40 Neurological disease DEPT MBC HL-60 PTP1B Distortionless enhancement by polarisation transfer Sắc ký cột Phổ DEPT Minimum bactericidal Nồng độ diệt khuẩn concentration tối thiểu Human promyelocytic leukemia Tế bào ung thư máu cấp cell line người Protein tyrosine phosphatase 1B MCF-7 Breast carcinoma cell line Tế bào ung thư vú Gram dương Gr(+) Hep-G2 Hepatocellular carcinoma cell line Tế bào ung thư biểu mô gan HMBC Heteronuclear multiple bond Phổ tương tác dị hạt coherence nhân qua nhiều liên kết HSQC IC50 Heteronuclear single Phổ tương tác dị hạt quantum coherence nhân qua liên kết Half maximal inhibitory concentration Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử nghiệm MIC Minimum inhibitory Nồng độ ức chế tối thiểu concentration Gr(-) Gram âm TLC Thin layer chromatography Sắc ký lớp mỏng ESI-MS Electronspray ionization mass Phương pháp khối spectrum KB phổ Human epidemoid Tế bào ung thư biểu carcinoma cell line mô người MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XẠ KHUẨN VÀ CÁC HỢP CHẤT THỨ CẤP TỪ XẠ KHUẨN 1.1.1 Giới thiệu chung xạ khuẩn 1.1.1.1 Đặc điểm hình thái xạ khuẩn 1.1.1.2 Đặc điểm sinh lý – sinh hóa xạ khuẩn 1.1.1.3 Đặc điểm phân loại xạ khuẩn 1.1.1.4 Vai trò xạ khuẩn 1.1.2 Thành phần hóa học hoạt tính sinh học hợp chất thứ cấp phân lập từ xạ khuẩn 1.1.2.1 Các hợp chất kháng sinh 1.1.2.2 Các hợp chất kháng lao 10 1.1.2.3 Các hợp chất chống ung thư 11 1.1.2.4 Nghiên cứu thành phần hóa học từ chủng vi sinh vật Việt Nam 14 1.2 CHỦNG XẠ KHUẨN STREPTOMYCES ALBONIGER 17 1.2.1 Đặc điểm hình thái chủng xạ khuẩn Streptomyces alboniger 18 1.2.2 Các hợp chất thứ cấp có hoạt tính sinh học phân lập từ xạ khuẩn Streptomyces alboniger 20 1.2.2.1 Các hợp chất có hoạt tính kháng ung thư 20 1.2.2.2 Các hợp chất có hoạt tính kháng sinh 21 1.2.2.3 Các hợp chất khác 23 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 25 2.1 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, THIẾT BỊ, VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1.1 Vật liệu 25 2.1.2 Hóa chất 26 2.1.3 Thiết bị 26 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.2.1 Phương pháp phân lập hợp chất từ dịch sinh khối xạ khuẩn 26 2.2.2 Phương pháp xác định cấu trúc hợp chất 29 2.2.3 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn gây độc tế bào 29 2.2.3.1 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn 29 2.2.3.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào 31 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 KẾT QUẢ 33 3.1.1 Phân lập tạo sinh khối chủng xạ khuẩn Streptomyces alboniger 33 3.1.2 Sàng lọc chủng xạ khuẩn có khả kháng Mycobacterium smegmatis 34 3.1.3 Phân loại chủng xạ khuẩn 35 3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT SẠCH PHÂN LẬP TỪ CHỦNG VH19-A121 37 3.2.1 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất VTBE.01 37 3.2.2 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất 121CN.02 42 3.3 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN VÀ GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC CHẤT SẠCH PHÂN LẬP ĐƯỢC 48 3.3.1 Hoạt tính kháng lao kháng vi sinh vật kiểm định 48 3.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Danh mục bảng Bảng 1: Sự thay đổi Streptomyces alboniger nhiệt độ khác [37] 18 Bảng 2: Sự thay đổi Streptomyces alboniger điều kiện môi trường khác [37] 19 Bảng 3: Hoạt tính gây độc tế bào hợp chất puromycin A (1), puromycin B (2) puromycin C (3) [39] 21 Bảng 1.4 Các hợp chất thuộc khung pamamycin………………………… 22 Bảng 5: Phổ kháng khuẩn panamycin [41] 23 Bảng 1: Các chủng XK phân lập địa điểm khác 33 Bảng 2: Kết hoạt tính kháng M smegmatis chủng XK 34 Bảng 3: Bảng phân loại dựa hình thái 16S rADN 35 Bảng 4: Số liệu phổ NMR hợp chất VTBE.01 obscurolide B2 [53] 41 Bảng 5: Số liệu phổ NMR hợp chất 121CN.02 Chartreusin [54] 46 Bảng 3.6: Hoạt tính kháng lao hợp chất VTBE.01 121CN.02…….49 Bảng 7: Kết thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định hợp chất 121CN.02 49 Bảng 8: Hoạt tính gây độc tế bào hợp chất 121CN.02 50 Danh mục hình Hình 1: Các kiểu hệ sợi xạ khuẩn Hình 2: Khuẩn lạc xạ khuẩn Hình 1.3: Các hợp chất kháng sinh phân lập từ chủng vi sinh vật……………………………………………………………………… Hình 1.4: Các hợp chất kháng lao phân lập từ chủng xạ khuẩn……………………………………………………………………… 11 Hình 1.5: Các hợp chất chống ung thư phân lập từ chủng vi sinh vật ……………………………………………………………………………….13 Hình 1.6: Các hợp chất kháng lao phân lập từ chủng xạ khuẩn Việt Nam………………………………………………………………………….14 Hình 1.7: Các hợp chất thuộc lớp cyclopeptit từ vi sinh vật biển Việt Nam từ năm 2013-2017 ………………………………………………………….15 Hình 1.8: Các hợp chất thứ cấp phân lập từ chủng vi sinh vật Micromonospora sp G019 từ vùng biển Hạ Long………………………… 16 Hình 9: Chủng xạ khuẩn Streptomyces alboniger kính hiển vi điện tử…….……………………………………………………………………………… 17 Hình 10: Hình dạng Streptomyces alboniger đĩa thạch tổng hợp……18 Hình 1.11: Các hợp chất có hoạt tính kháng ung thư phân lập từ chủng xạ khuẩn Streptomyces alboniger…………………………………………………21 Hình 1.12 : Các hợp chất thuộc khung pamamycin… ……………………… 21 Hình 1.13: Các hợp chất khác phân lập từ chủng xạ khuẩn Streptomyces alboniger ……………………………………………………………………………23 Hình 1: Sơ đồ phân lập chất từ dịch chiết xạ khuẩn Streptomyces alboniger………………………………………………………… ……… 38 Hình 1: Đặc điểm khuẩn lạc số chủng XK phân lập 33 Hình 2: Ảnh minh họa khả kháng M smegmatis chủng XK 34 Hình 3: Hình ảnh khuẩn lạc chủng XK có hoạt tính kháng M smegmatis cao 35 Hình 2.6: Phổ NOESY hợp chất VTBE.01 Hình 2.6a: Phổ NOESY hợp chất VTBE.01 (giãn rộng) Hình 2.6b: Phổ NOESY hợp chất VTBE.01 (giãn rộng) Phụ lục 3: Các phổ hợp chất 121CN.02 Hình 3.1: Phổ 1H-NMR hợp chất 121CN.02 Hình 3.1a: Phổ 1H-NMR hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.1b: Phổ 1H-NMR hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.2: Phổ 13C-NMR hợp chất 121CN.02 Hình 3.2a: Phổ 13C-NMR hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.2b: Phổ 13C-NMR hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.3: Phổ DEPT hợp chất 121CN.02 Hình 3.3a: Phổ DEPT hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.4: Phổ HSQC hợp chất 121CN.02 Hình 3.4a: Phổ HSQC hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.4b: Phổ HSQC hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.5: Phổ HMBC hợp chất 121CN.02 Hình 3.5a: Phổ HMBC hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.5b: Phổ HMBC hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.5c: Phổ HMBC hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.5d: Phổ HMBC hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) 3.6: Phổ COSY hợp chất 121CN.02 3.6a: Phổ COSY hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) 3.6b: Phổ COSY hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) 3.6c: Phổ COSY hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) 3.6d: Phổ COSY hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.7: Phổ NOESY hợp chất 121CN.02 Hình 3.7a: Phổ NOESY hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.7b: Phổ NOESY hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.7c: Phổ NOESY hợp chất 121CN.02 (giãn rộng) Hình 3.8: Phổ ESI-MS hợp chất 121CN.02 ... nhiên phân lập từ xạ khuẩn Việt Nam Mục đích nghiên cứu: + Nghiên cứu phân lập chiết tách chủng xạ khuẩn từ dịch sinh khối + Xác định cấu trúc chất phân lập từ chủng xạ khuẩn Streptomyces alboniger. .. nghiên cứu tạo dịch sinh khối lượng lớn, chiết tách, xác định cấu trúc đánh giá hoạt tính chất phân lập 37 3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT SẠCH PHÂN LẬP TỪ CHỦNG VH19-A121 3.2.1 Xác. .. 3.1.3 Phân loại chủng xạ khuẩn 35 3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT SẠCH PHÂN LẬP TỪ CHỦNG VH19-A121 37 3.2.1 Xác định cấu trúc hóa học hợp chất VTBE.01 37 3.2.2 Xác định