Investigation of Secondary Metabolites of North Sea Bacteria: Fermentation, Isolation, Structure Elucidation and Bioactivity

Untersuchungen von Sekundärmetabolite aus Nordsee Bakterien: Kultivierung, Isolierung, Strukturaufklärung und biologische Aktivität

by Lanfang Liang
Doctoral thesis
Date of Examination:2003-05-08
Date of issue:2003-06-24
Advisor:Prof. Dr. Axel Zeeck
Referee:Prof. Dr. Helmut Lackner
Referee:Prof. Dr. Dr. h.c. Herbert W. Roesky
Referee:Prof. Dr. Georg-Friedrich Kahl
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2162

 

 

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Description:Dissertation

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Abstract

English

In this work 39 bacterial strains from the North Sea were submitted to the chemical and biological screening and due to the results four strains were examined thoroughly for interesting secondary metabolites. Various biotechnical methods were used to promote the yields of secondary metabolites up to 6 mg/L. This resulted in the chromatographic isolation of tropodithietic acid (11) and other eight new natural products (12, 34, 35, 36, 37, 44, 46, 51). The biological activities of them were tested against bacteria, fungi, different tumour cell lines, saline shrimps, nematode and ion channel. 11 showed inhibition activities in all assays except for the ion channel. In total 24 structures were elucidated with spectroscopic methods and X-ray analysis. In addition one bacterial strain (H260) was cultured with OSMAC method to activate its biosynthetic ability of producing peptides. Four of diketopiperazines (54 - 57) and their isomers were identified with HPLC-ESIMS-MS. The primary assignment of a bioactive peptide has proved the result of the NRPS-screening that this strain contains NRPS.
Keywords: natural product; secondary metabolites; bacteria; fermentation; isolation; structure elucidation

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In dieser Arbeit wurden 39 bakterienstämme aus der Nordsee einem chemischen und biologischen Screening unterzogen und einige aufgrund der Ergebnisse eingehender auf interessante sekundärmetabolite hin untersucht. Verschiedene biotechnische Methoden wurden benutzt, um die Ausbeute der Sekundärmetabolite zu erhöhen. Dabei wurden Tropodithietic acid (11) und acht weitere neue Naturstoffe (12, 34, 35, 36, 37, 44, 46, 51) chromatographisch isoliert. Die biologischen Aktivitäten aller isolierten neuen Verbindungen wurden gegen Bakterien, Pilze, verschiedene Tumorzelllinie, Salinen Krebs, Nematoden und Ionenkanäle getestet. 11 zeigte Hemmungsaktivitäten bei allen Tests außer des Ionenkanäle. Die Strukturen von insgesamt 24 Naturstoffen wurden durch spektroskopische Methoden und Röntgenstrukturanalyse aufgeklärt. Zusätzlich wurde der Bakterienstamm H260 aus der Nordsee mittels der OSMAC Methode kultiviert, um sein biologisches Potential der NRPS-Peptid-Bildung zu aktivieren. Vier Diketopiperazine (54 - 57) und ihre Isomere wurden mittels HPLC-ESIMS-MS identifiziert. Die primäre Zuordnung eines bioaktiven Peptids hat das Ergebnis des NRPS-Screenings bestätigt, dass der Stamm D260 NRPS enthält.
Schlagwörter: Naturstoff; Sekundärmetabolite; Bakterien; Kultivierung; Isolierung; Strukturaufklärung
 
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