Deniz Aktinobakterileri`nin Sekonder Metabolitleri

Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi 6 (Özel Sayı 2): 19-27, 2015
(Journal of Anatolian Natural Sciences)
Derleme Makale
Deniz Aktinobakterileri’nin Sekonder Metabolitleri
Belgin ERDEM1*, Asım BALLI1 , Merve GÜNAYDIN1
1. Ahi Evran Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü,40100, Kırşehir,Türkiye.
*[email protected]
Özet: Deniz Aktinobakterileri sekonder metabolitlerin en önemli gruplarından biridir ve endüstriyel olarak önemlidirler. Diğer
Actinomycetales’lerin çoğu da biyolojik olarak aktif sekonder metabolitlerin binlercesini üretebilme özelliğine sahiplerdirler.
Toprakdan izole edilen Aktinobakteriler çok önemli antibiyotik, antikanser, antitümör ve immünosupresif ajanları
üretebilmektedirler. Ancak, 1950'li yıllardan bu yana toprakda ki Aktinobakterilerin aynı bileşiklerinin sık sık yeniden keşfi, son
yıllarda bu bakterilerle yapılan çalışmalara olan ilgiyi azaltmıştır. Bu nedenle, deniz çevresinden izole edilen Aktinobakterilerin
sekonder metabolitlerinin biyolojikal aktiviteleri ve yapısal çeşitliliği son zamanlarda oldukça dikkat çekmektedir. Bu bakteriler
antibakteriyel, antifungal, antikanser, antitümör, sitotoksik, sitostatik, antiinflamatuar, antiparazitik, antimalaryal, antiviral ve
antioksidan olmak üzere, bir çok biyolojik etkinlik gösteren yeni sekonder metabolitlerin üreticileridirler. Bu derlemede, deniz
Aktinobakterilerin Farmasötik aktif sekonder metabolitleri araştırılması amaçlanmıştır. Deniz Aktinobakterilerin biyoaktif
bileşikleri, dirençli patojenlerle mücadele etmek için kullanılabilecek olan yeni ilaçların sentezi için temel oluşturan farklı kimyasal
yapılara sahiptirler. Bilim ve teknolojinin ilerlemesi ile gelecekte çeşitli deniz kaynaklarından izole edilen Aktinobakteriler
tarafından sentezlenebilen yeni biyoaktif bileşikler için büyük bir talep olacağı düşünülmektedir.
Anahtar Kelimeler: Deniz Aktinobakterileri, Antibiyotikler, Biyoaktif bileşikler, Sekonder metabolitler
Secondary Metabolites of Marine Actinobacteria
Abstract: Marine actinobacteria are one of the most significant of secondary metabolite producers and are important from
industrially. Many of the other Actinomycetales also are capable produce of thousands of biologically active secondary
metabolites. Actinobacteria isolated from soil very important antibiotics, anticancer, antitumor and immunosuppressive agents
can produce. However, since the 1950s, frequent rediscovery of same compound from the soil actinobacteria has made them
decreased interest in work done for these bacteria in recent years. Therefore, actinobacteria isolated from the marine
environment have lately attracted a lot of attention the structural diversity and biological activities of their secondary metabolites.
These bacteria are producers of new secondary metabolites that show a lot of biological activities including antibacterial,
antifungal, anticancer, antitumor, cytotoxic, cytostatic, antiinflammatory, antiparasitic, antimalaria, antiviral, antioxidant, antiangiogenesis, etc. In this review, we aimed to investigate the marine actinobacteria pharmaceutical active secondary metabolites.
Bioactive compounds of marine actinobacteria possess distinct chemical structures that may form the basis for synthesis of new
drugs that could be used to combat resistant pathogens. With the increasing advancement in science and technology, They
considered to be great demand for new bioactive compounds synthesized by Actinobacteria isolated from various marine sources
in future.
Keywords: Marine Actinobacteria, Antibiotics, Bioactive compounds, Secondary metabolites
Giriş
Dirençli patojen bakterilerin yayılmasını engellemek ve kanser gibi yaşamı tehdit eden hastalıklarla
mücadele etmek için acilen antibiyotiklere ve yeni ilaçlara ihtiyaç vardır (Talbot ve ark., 2006; Olano, 2009).
Antimikrobiyal bileşiklerin biyosentezinde önemli gelişmeler olsa da, doğa hala zengin ve yeni antibiyotikler için
çok yönlü kaynak olmaya devam etmektedir (Koehn ve Carter, 2005; Baltz, 2006).
Son yıllarda deniz Aktinobakterileri üzerindeki çalışmalar artırılmış ve deniz Aktinobakterilerinin hem
ekonomik hem de biyoteknolojik olarak önemli olduğu yapılan çalışmalarda bildirilmiştir (Manivasagan ve ark.,
2014).
Actinomycetaceae familyasından olan Aktinobakterilerin patojen mikroorganizmalara karşı aktif olan birçok
sekonder metabolitleri üretmedeki yetenekleri bilinmektedir (Baltz, 2005). Son zamanlarda, deniz
19
Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi 6 (Özel Sayı 2): 19-27, 2015
(Journal of Anatolian Natural Sciences)
Aktinobakterilerinin sıradışı yapı ve özeliklere sahip olması nedeni ile yeni antibiyotiklerin ve antikanser
ajanlarının bir kaynağı olduğu bildirilmekte ve bunların sekonder metabolitlerinin ve bileşiklerinin çoğunluğunu
da tek bir cins olan Streptomyces türleri üretmektedir. Deniz Aktinobakterlerinin yaygın biyolojik kaynakları
deniz suyu ve sedimentlerin yanı sıra balıklar, yumuşakçalar, süngerler ve yosunlardır. Bu organizmalar
antibiyotikler, antitümör ajanlar, immün baskılayıcı ajanlar, enzimler, enzim inhibitörlerİ ve pigmentlerİ, yeni
biyoaktif bileşiklerin üretimi için önem kazanmıştır (Dharmaraj, 2010; Manivasagan ve ark., 2014).
Aktinobakter cinsinde Streptomyces, Actinomyces, Arthrobacter, Corynebacterium, Frankia, Micrococcus,
Micromonospora ve diğerleri bulunmaktadır. Deniz Aktinobakterileri de en ekonomik ve biyoteknolojik
anlamda paha biçilemez olan prokaryotlardandır. Deniz Aktinobakterileri tarafından üretilen sekonder
metabolitlerin, biyolojik faaliyetleri geniş bir yelpazeye sahiptir (Oldfield ve ark., 1998; Mann, 2001; Berdy,
2005; Manivasagan ve ark., 2013). Streptomyces cinsi biyoaktif moleküllerin büyük bir kısmını tek başına
üretebilmektedir. Streptomyces’in 500 den fazla türü antibakteriyel, antifungal, antikanser, antitümör,
sitotoksik, sitostatik, anti-inflamatuar, anti-paraziter, anti-malariyal ve antiviral olan sekonder metabolitlerin %
70-80 ‘ini oluşturmaktadır (Tablo 1).
Tablo 1. Deniz Aktinobakterileri Tarafından Üretilen Yeni Sekonder Metabolitler.
Bileşik
Antibakteriyel aktivite
Abyssomicins
Tür
Diğer Biyolojik Aktivitesi
Verrucosispora sp.
-
Bonactin
Klorodihydroquinones
Helquinoline
Lajollamycin
TP-1161
Lincomycin
Tirandamycins
1,4-Dihidroksi-2- (3-hidroksibutil) -9,10-antrakinon 9,10-anthrac
Antifungal aktivite
Chandrananimycin
Streptomyces sp.
Streptomyces sp.
Janibacter limosus
Streptomyces nodosus
Nocardiopsis sp.
Streptomyces lincolnensis
Streptomyces sp.
Streptomyces sp.
Antifungal
Antikanser
-
Actinomadura sp.
Antialgal, antibakteriyel, antikanser
N- (2-hidroksifenil) -2-phenazinamine (NSP)
Nocardia dassonvillei
Antikanser aktivite
Salinosporamide A
Kaprolaktonlar
3,6-İki-ikameli indoller
IB-00208
1-Hidroksi-1-norresistomycin
ZHD-0501
Salinispora tropica
Streptomyces sp.
Streptomyces sp.
Actinomadura sp.
Streptomyces chinaensis
Actinomadura sp.
Antibakteriyel
-
Antitümör aktivite
Chinikomycins
Streptomyces sp.
-
Glyciapyrroles
Mechercharmycin A
Aureoverticillactam
Arenicolides
Streptomyces sp.
Thermoactinomyces sp.
Streptomyces aureoverticillatus
Salinispora arenicola
-
Chalcomycin
Streptomyces sp.
-
Daryamides
Streptomyces sp.
-
Aureolic asit
Streptomyces sp.
-
1,8-Dihidroksi-2-etil-3-metilantraquinon
Streptomyces sp.
-
Arenimycin
Salinispora arenicola
Antibakteriyel
Mitomisin C
Streptomyces lavebdulae
-
Staurosporinone
Streptomyces sp.
Fitotoksik
Streptokordin
Streptomyces sp.
-
20
Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi 6 (Özel Sayı 2): 19-27, 2015
(Journal of Anatolian Natural Sciences)
Elaiomycins B ve C
Streptomyces sp.
-
Streptomyces sp.
Salinispora pacifica
Salinispora pacifica
Streptomyces
Streptomyces sp.
Streptomyces chibaensis
Actinomisetal
Streptomyces sp.
Nocardiopsis lucentensis
Salinipora arenicola
Streptomyces sp.
Streptomyces sp.
Streptomyces sp.
Amycolatopsis alba.
Streptomyces sp.
Salinipora tropica
Streptomyces sp.
Antimikrobiyal
Sitotoksik (protein-tirosin
phosphatise inhibitörü)
Proximicins
Anti-enflamatuar aktivite
Verrucosispora sp.
-
Cyclomarins
Streptomyces sp.
Salinispora
Arenicola
Streptomyces sp.
-
Sitotoksik aktivite
Manumycins
Salinipyrones
Pacificanones
Actinofuranones
Nonactin
Resistoflavine
Neomarinones
Piericidins
Lucentamycins
Arenamides
Piperazimycins
Mansouramycin C
Usabamycins
Piridinyum
ML-449 (makrolaktam)
Salinosporamide B & C
Albidopyrone
Sitostatik aktivite
Salinamides A ve B
Anti-parazitik aktivite
Avermektinler
Streptomyces avermitilis
-
Streptomyces sp.
Antibakteriyel, antitümör
Anti-malariyal aktivite
Trioxacarcin
Antiviral aktivite
Benzastatin C
Streptomyces nitrosporeus
-
Antioksidan aktivite
Dermacozines AG
Lipocarbazoles
2-Allyloxyphenol
Anti-anjiyogenesis aktivite
Streptopyrrolidine
Cyclo - ( l -Pro- l Met)
Dermacoccus
Tsukamurella
pseudospumae
Streptomyces sp.
Antitümör, Antiprotozoal
-
Streptomyces sp.
Nocardiopsis sp.
-
Antimikrobiyal
Yeni sekonder metabolitleri keşfetmenin önemli bir nedeni de, antibiyotiklere dirençli patojen bakterilerin
neden olduğu enfeksiyon hastalıkları yeni antibiyotiklerle tedavi etmekdir (Lam, 2006; Ekwenye ve Kazi,
2007).Deniz Aktinobakterilerinin sekonder metabolitleri dirençli mikroorganizmalarla mücadele etmek için yeni
terapötik ilaçların sentezi için temel oluşturabileceği bildirilmiştir (Fenical ve Jensen, 2006). Aktinobakteriler
aynı zamanda
deniz omurgasız ve omurgalılarından da izole edilmiştir (Ward ve Bora, 2006).
Aktinobakterilerden olan Micrococceae, Dermatophilaceae ve Gordoniaceae’da süngerlerden izole edilmiştir (
Lam, 2006) . Nocardiopsis dassonvillei yakın ilişkili olan tetrodotoksin üreten Aktinobakteriler kirpi balığı
yumurtalıklarından izole edilmiştir (Wu ve ark., 2005).
Farklı deniz ekolojik nişlerinden kültürel ve moleküler tekniklerle belirlenen Aktinobakterilerin cinsleri
arasında, Actinomadura, Actinosynnema, Amycolatopsis, Arthrobacter, Blastococcus, Brachybacterium,
21
Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi 6 (Özel Sayı 2): 19-27, 2015
(Journal of Anatolian Natural Sciences)
Corynebacterium, Dietzia, Frankia, Frigoribacterium, Geodermatophilus, Gordonia, Kitasatospora,
Micromonospora, Micrococcus, Microbacterium, Mycobacterium, Nocardioides, Nocardiopsis, Nonomurea,
Psuedonokardia, Rhodococcus, Saccharopolyspora, Salinispora, Serinicoccus, Solwaraspora, Streptomyces,
Streptosporangium, Tsukamurella, Turicella, Verrucosispora ve Williamsia bulunmaktadır (Ward ve Bora, 2006).
Deniz Aktinobakterilerinin yeni ilaçların keşfedilmesi açısından oldukça önemli olduğu bildirilmiştir. Bu
nedenle izolatların çeşitliliğini artırmak ve daha yüksek verimli sekonder metabolitleri üretmek için mevcut
izolasyon ve yetiştirme tekniklerinin yenilenerek daha da geliştirilmesi gerektiği bildirilmiştir. Yeni tekniklerin
geliştirlmesi ile Aktinobakterilerin sekonder metabolitlerinin üretiminde de önemli gelişmeler olacağı
düşünülmektedir.
Deniz Aktinobakterilerin Sekonder Metabolitleri
Deniz Aktinobakterileri sekonder metabolitlerini geniş bir yelpazede üretme yeteneğine sahip oldukları
bilinmektedir. Nitekim, Aktinobakterilerin her suşu 10-20 sekonder metabolit üretebilmek için genetik
potansiyele sahiptir (Bentley ve ark., 2002; Lam, 2006). Yaklaşık 23.000 antibiyotik mikroorganizmalardan elde
edilmiştir. Bu antibiyotiklerin de 10.000 ‘ni Aktinobakterilerden üretildiği tahmin edilmektedir.
Antibakteriyel aktivite
Antibakteriyel maddeler bakterilerin gelişmesini inhibe eden veya bakterileri öldüren ilaçlardır. Bulaşıcı
hastalıklar antibiyotiklere dirençli mikrooorganizmalardan dolayı başlıca ölüm nedenlerinden biri olmaya
günümüz dünyasında hala devam etmektedir (Ravikumar ve ark., 2012b). Mikrobiyal patojenlerin direnç sıklığı
tüm dünyada endişe verici bir oranda büyümeye devam etmektedir (Ravikumar ve ark., 2010b). Patojenlerin
antibiyotiklere etkisinin ve dirençinin azalmasında dolayı yeni alternatiflerin geliştirilmesini gerektirmiştir
(Ravikumar ve ark., 2010b). Herhangi bir yan etkisi olmadan etkili yeni ilaçlar bulunması ile bu problemin
çözüleceği düşünülmektedir.
Genel olarak, deniz Aktinobakterilerinin antibakteriyel aktivitesi kapsamlı şekilde incelenmiştir. Abyssomicin
C bir deniz Verrucosispora suşu tarafından üretilen yeni bir polisiklik poliketid antibiyotiktir (Riedlinger ve ark.,
2004). Abyssomicin C birden fazla dirençli ve vankomisine dirençli Staphylococcus aureus ve klinik izolatlar da
dahil gram-pozitif bakterilere karşı güçlü bir aktiviteye sahiptir. Abyssomicin C veya analogu (Rath ve ark., 2005)
ilaç dirençli patojenlere karşı antibakteriyel ajan olarak geliştirilen bir potansiyele sahiptir. Bonactin
Streptomyces sp.’nin bir sıvı kültüründen izole edilmiştir. Bonactin antifungal aktivitenin yanı sıra hem Grampozitif hem de Gram-negatif bakterilere karşı antimikrobiyal aktivite de göstermiştir (Schumacher ve ark.,
2003 ). Klorlu dihydroquinones yeni deniz Streptomyces sp. tarafından üretilen yeni bir antibiyotiktir (SoriaMercado ve ark., 2005). Diazepinomicin Micromonospora suşu tarafından üretilir ve antibakteriyel,
antienflamatuar ve antitümör aktiviteye sahiptir (Charan ve ark., 2004). Essramycin Streptomyces sp. tarafından
izole edilmiş yeni bir triazolopirimidin antibiyotiktir (El Gendy ve ark., 2008).
Lynamicins, hem Gram-pozitif hem de Gram-negatif bakterilere karşı geniş spektrumlu bir aktiviteye sahip
olup, Marinispora sp. den izole edilmiştir. Bu bileşiklerler, metisiline dirençli Staphylococcus aureus ve
vankomisine dirençli Enterococcus faecium gibi ilaçlara dirençli patojenlere karşı aktivite göstermiştir (McArthur
ve ark., 2008).
Antifungal aktivite
Çok sayıda antibiyotikler çeşitli mikroorganizmalardan izole edilmiştir. Çalışmalar halen patojenik
mantarlara karşı etkili yeni antibiyotikleri belirlemek için yürütülmektedir. Deniz Aktinobakterileri mantarlara
22
Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi 6 (Özel Sayı 2): 19-27, 2015
(Journal of Anatolian Natural Sciences)
karşı antifungal maddelerin üretimi için yararlı biyolojik araçlardır (Okami ve Hotta, 1988). Deniz Streptomyces
sp. DA11 Güney Çinde Sünger Craniella australiensis’ den izole edilmiştir ve Aspergillus niger ve Candida
albicans'a karşı antifungal aktivite göstermiştir (Han ve ark., 2009).
Chandrananimycin A Actinomadura sp.’dan izole edilmiş yeni bir antibiyotiktir. Chandrananimycin A Mucor
miehei karşı güçlü bir antifungal aktiviteye sahip olduğu bildirilmiştir.
Antikanser aktivite
Günümüzde kanser hala en ciddi insan sağlığı sorunlarından biri olmaya devam etmekte özellikle de meme
kanseri kadınlarda kanser ölümlerinin nedenleri arasında yer almaktadır (Ravikumar ve ark., 2010a). Kanser
tedavisi için tedavi yöntemleri arasında cerrahi, radyoterapi, immunoterapi ve kemoterapi yer almaktadır. Bu
teknikler bir araya geldiğinde, tümör için daha verimli bir tedavi sunulmaktadırlar (Gillet ve ark., 2007).
Antitümör bileşiklerin bir çoğu, deniz Aktinobakterileri’nden elde edilir ve bu metabolitler, farmasötik
bileşiklerin tanımlanmasında önemli bir rol oynar. Deniz Aktinobakterisi olan Salinispora tropica’dan saf olarak
elde edilen bileşikler birçok habis hücre tiplerinde önleyici etkiler göstermiştir. Prudhomme ve ark. (2008)’ na
göre bir antikanser ve antimalaryal ilaç olarak kullanmak için Salinosporamide A’ yı test etmişler ve
(Plasmodium falciparum) in vitro ve in vivo (Plasmodium yoelii ) olarak parazitlere karşı inhibitor aktivite
göstermişlerdir. Caprolactonlar düşük sitotoksisite ile kanser hücrelerine karşı etkili ve ılımlı fitotoksik etki
gösteren Streptomyces sp. den izole edilen yeni bir antibiyotikdir (Stritzke ve ark., 2004; Ravikumar ve ark.,
2012a ).
Antitümör aktivite
Antibiyotikler geçmiş yarım yüzyıl boyunca klinik mikropların neden olduğu hastalıkları tedavi etmek için
uygulanmıştır. Mikroorganizmalar tarafından üretilen aktif sekonder metabolitlerin çok sayıda olduğu rapor
edilmiştir. Chinikomycin, yeni bir antitümör olup, Streptomyces sp.’den izole edilmiştir ve farklı insan kanser
hücresi hatlarına karşı antitümör aktivitesi sergilemiştir (Li ve ark., 2005). Marinomycin, Marinispora sp. dan
izole edilen yeni antitümör antibiyotiklerdir. Marinomycin ilaçlara dirençli olan bakteriyel patojenlere karşı
önemli antimikrobiyal aktivite göstermekte ve kanser hücrelerine karşı da sitotoksisite göstermektedir.
Sitotoksik aktivite
İki yeni sitotoksik antibiyotik olan piericidin C7 ve C8, deniz Streptomyces sp. izole edilmiştir (Hayakawa ve
ark., 2007). Lucentamycins, 3-metil-4-ethylideneproline içeren bir peptitdir ve Bahama’lardaki sığ tuzlu gölet
sedimentlerinden izole edilen, Nocardiopsis lucentensis suşu CNR-712 tarafından üretilmektedir. Lucentamycin
A ve B insan kolon karsinoma HCT-116 hücre çizgisine karşı önemli bir in vitro sitotoksisite göstermiştir (Cho ve
ark., 2007).
Sitostatik aktivite
Proximicin, Norveç ve Japonya’daki denizlerin 250 metre derinliklerinden toplanan sedimentlerden izole
edilen Verrucosispora suşu MG-37 ve Verrucosispora maris AB-18-032, tarafından üretilen bir aminofuran
antibiyotiğidir (Riedlinger ve ark., 2004; Fiedler ve ark., 2008). Proximicins A, B ve C insan gastrik
adenokarsinoma AGS ve hepatoselüler karsinoma Hep G222’ de (Fiedler ve ark., 2008; Schneider ve ark., 2008)
büyümeyi önleyici aktivite göstermiştir (Schneider ve ark., 2008).
23
Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi 6 (Özel Sayı 2): 19-27, 2015
(Journal of Anatolian Natural Sciences)
Anti-inflamatuvar aktivite
Günümüzde bulaşıcı hastalıklar tropikal ülkelerde hala bir numaralı ölüm nedenidir. İnsan sağlığını tehdit
eden ve yeniden ortaya çıkan enfeksiyonlar sosyo-ekonomik, çevresel ve ekolojik faktörlerin büyük ölçüde etkisi
altında olduğu düşünülmektedir (Morens ve ark. 2004; Woolhouse, 2008). Dünya da 1940 ve 2004 yılları
arasında 335 bulaşıcı hastalıkların ortaya çıktığı bildirilmiştir. Bilim adamları deniz süngerlerinin 11 farklı
türünden 90 aktinomiset izole etmişlerdir (Abdelmohsen ve ark., 2010). Aktinobakteri’lerden elde edilen
sekonder metabolitler Gram-pozitif (E. faecalis ve S. aureus) ve Gram-negatif (E. coli, Pseudomonas aeruginosa)
bakterilere, mantarlara (C. albicans) ve insan parazitlerine (Leishmania major ve Trypanosoma brucei) karşı
aktivite göstermişlerdir. Bunlardan Cyclomarin A, Streptomyces sp.‘den izole edilmiş bir antibiyotiktir ve bu
heptapeptid antibiotik önemli antienflamatuar aktivite göstermiştir.
Anti-parazitik aktivite
Parazitik Tripanosomatid’lerden Leishmania önemli bir dizi hastalığa yol açmaktadır (Lopes ve ark., 2011).
Leishmaniasis , Leishmania’dan kaynaklanan tropikal bir hastalıktır ve Leishmania dünyada 88 ülkede, 350
milyon insanı tehdit etmektedir. Leishmania’nın tedavisi için byamphotericin B, pentamidin ve miltefosin
kullanılmaktadır. Ancak bunların yan etkileri olduğu da bildirilmiştir (Croft ve Coombs, 2003; Shukla ve ark.,
2010).
Anti-malaryal aktivite
Sıtmaya Plasmodium paraziti neden olmaktadır. Bu hastalık 300 milyondan fazla klinik vakaya neden
olamakta ve yılda 2 milyon insanın ölümüne neden olmaktadır. P. falsiparum hastalığının en öldürücü formudur
ve tüm mevcut ilaçlara karşı dirençli hale gelebilmektedir. Bu hastalıkla mücadele için acilen yeni kemoterapötik
stratejilerin geliştirilmesi gerektiği bildirilmiştir (Reynolds ve ark., 2007). Trioxacarcin’ler sıtma patojenlerine
karşı antisıtma aktivitesi gösterirler ve bazıları, yüksek antitümör ve antibakteriyel aktivitete göstermektedir.
Trioxacarcin A, B ve C Streptomyces ochraceus ve Streptomyces bottropensis’dan elde edilmiştir (Maskey ve
ark., 2004). Bu bileşiklerden biri olan artemisinin, sıtma patojenine karşı son derece yüksek antiplasmodiyal
aktivite göstermektedir.
Antiviral aktivite
İnsanlarda hastalık yapan enteropatojenik virüsların da kontrol altına alınması için gerekmektedir. Bu
nedenle antiviral etkinliği olan deniz Aktinobakterileri’nden üretilen bir kaç bileşik elde edilmiştir. Benzastatin C
bir 3-chloro-tetrahydroquinolone alkaloid olup, Streptomyces nitrosporeus’dan elde edilmiştir ve Herpes
simplex virus Tip-1 (HSV-1), Herpes simplex virus Tip-2 (HSV-2) ve vesikular stomatitis virüs (VSV)’a karşı
antiviral aktivite göstermişlerdir (Lee ve ark., 2007; Kumar ve ark., 2006).
Antioxidan aktivite
Antioksidanlar bozulmayı geciktiren veya oksidasyonu önleyen maddelerdir. Vitamin C, E, A vitamini,
selenyum ve karotenoidleri antioksidanlara örnek olarak verebiliriz. Dermacozine A-G, sedimentlerden izole
edilen Dermacoccus’ lar tarafından sentezlenen phenazine türü pigmentleri oksidleyen ve indirgeyendir. Bu
bileşikler serbest radikallerde bulunurak antitümör ve antiprotozoal aktivite gösterirler. Dermacozine F ve G
lösemi hücre kültürü K562 'ye karşı sitotoksik etki göstermiştir (Abdel-Mageed ve ark., 2010).
24
Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi 6 (Özel Sayı 2): 19-27, 2015
(Journal of Anatolian Natural Sciences)
Anti-anjiyojenez aktivite
Anjiojenez tümör hücre proliferasyonu, gelişmesi ve metastaz için önemli bir adımdır. Tümör büyümesinde
ilk önce (tümör kütlesi <0,5 mm) difüzyon ile kandan besin ve oksijen alınır. Tümör kütlesi, 0.5 mm den daha
büyükse, difüzyon yoluyla beslenmesi mümkün değildir. Bu nedenle, besinlerin direkt alınması için yeni kan
damarlarının (anjiyojenez) oluşumu gerekir (Folkman, 1990). Deniz ve çevre koşulları karasal olanlardan son
derece farklı olduğundan, deniz mikropları farklı özelliklere sahiptir ve bu nedenle, onların zorlu yaşam
koşullarında farklı biyoaktif bileşikleri üretebilirler. Streptopyrrolidin Streptomyces sp. tarafından üretilen bir
benzil tetrahidropirol türevidir.
Sonuç
Bu derleme, deniz Aktinobakterilerinin sekonder metabolitleri ve uygulamaları üzerindeki son araştırmaları
özetlemekte ve biyoteknoloji alanındaki önemini vurgulamaktadır. Son yıllarda deniz Aktinobakteriler'inden
çeşitli bileşikleri sentezlemek için yoğun araştırmalar yapılmıştır. Sağlık sorunlarını aşmak ve gelecekteki ilaçları
kullanmak için deniz Aktinobakterileri’nden yeni biyoaktif maddelerin üretiminin gerekli olduğu bildirilmiştir.
Deniz ekosisteminde ki Aktinobakterilerin ekolojik rolü büyük ölçüde ihmal edilmektedir ve çeşitli yeni ilaçların
keşfi için yeni deniz suşlarının izole edilmesi gerekmektedir.
Yeni ve güçlü terapötik ajanların geliştirilmesi için yeni Aktinobakterilerin izole edilerek yeni sekonder
metaboliterin üretilmesine ihtiyaç vardır. Bilim ve teknolojideki gelişmelere bağlı olarak çeşitli deniz
kaynaklardaki Aktinobakteriler tarafından sentezlenen yeni biyoaktif bileşikler için gelecekte daha fazla talep
olacağı da düşünülmektedir.
Kaynaklar
Abdel-Mageed, W.M., Milne, B.F., Wagner, M., Schumacher, M., Sandor, P., Pathom-aree, W., Goodfellow M, Bull AT, Horikoshi K, Ebel R,
Diederich M, Fiedler HP, Jaspars M. 2010. Dermacozines, a new phenazine family from deep-sea dermacocci isolated from a
Mariana Trench sediment. Organic & Biomolecular Chemistry. 8: 2352–2362.
Abdelmohsen, U.R., Pimentel-Elardo, S.M., Hanora, A., Radwan. M., Abou-El-Ela, S.H. Ahmed, S., Hentschel,U. 2010. Isolation, phylogenetic
analysis and anti-infective activity screen-ing of marine sponge-associated actinomycetes. Marine Drugs. 8: 399–412.
Baltz, R. 2005. Antibiotic discovery from actinomycetes: will a renaissance follow thedecline and fall. SIM News. 55:186–196.
Baltz, R.H. 2006. Marcel Faber Roundtable: is our antibiotic pipeline unproductive becauseof starvation, constipation or lack of inspiration?
Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. 33: 507–513.
Bentley, S.D., Chater, K.F., Cerdeno-Tarraga, A.M., Challis, G.L., Thomson, N.R., James, K.D. , Harris, D.E, Quail, M.A., Kieser, H., Harper, D.,
Bateman, A., Brown, S., Chandra, G., Chen, C.W., Collins, M., Cronin. A., Fraser, A., Goble, A., Hidalgo, J., Hornsby, T., Howarth, S.,
Huang, C.H., Kieser,T., Larke, L., Murphy, L., Olive, K., O'Neil,S., Rabbinowitsch, E., Rajandream, M.A., Rutherford ,K., Rutter, S.,
Seeger, K. Saunders, D., Sharp, S., Squares, R., Squares, S., Taylor, K., Warren, T., Wietzorrek, A., Woodward, J., Barrell, B.G.,
Parkhill, J., Hopwood, D.A. 2002. Complete genome sequence of the model actinomycete Streptomyces coelicolor A3 (2). Nature.
417: 141–147.
Berdy, J. 2005. Bioactive microbial metabolites. The Journal of Antibiotics. 58: 1–26.
Charan, R.D., Schlingmann, G., Janso, J., Bernan, V., Feng, X., Carter, G.T. 2004. Diazepinomicin, a new antimicrobial alkaloid from a marine
Micromonospora sp. Journal of Natural Products. 67: 1431–1433.
Cho, J.Y., Williams, P.G., Kwon, H.C., Jensen, P.R., Fenical, W. 2007. Lucentamycins AD, cytotoxicpeptides from the marine-derived
actinomycete Nocardiopsis lucentensis. Journal of Natural Products. 70: 1321–1328.
Croft, S.L., Coombs, G.H. 2003. Leishmaniasis current chemotherapy and recent advancesin the search for novel drugs. Trends in
Parasitology. 19: 502–508.
Dharmaraj, S. 2010. Marine Streptomyces as a novel source of bioactive substances. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 26:
2123–2139.
Ekwenye, U.N., Kazi, E. 2007. Investigation of plasmid DNA and antibiotic resistance in somepathogenic organisms. African Journal of
25
Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi 6 (Özel Sayı 2): 19-27, 2015
(Journal of Anatolian Natural Sciences)
Biotechnology. 6: 877–880.
El-Gendy, M.M., Shaaban, M., Shaaban, K.A., El-Bondkly, A.M., Laatsch, H. 2008. Essramycin: a first triazolopyrimidine antibiotic isolated
from Nature. The Journal of Antibiotics. 61:149–157.
Fenical, W., Jensen, P.R. 2006. Developing a new resource for drug discovery: marine actino-mycete bacteria. Nature Chemical Biology. 2:
666–673.
Fiedler, H.P., Bruntner, C., Riedlinger, J., Bull, A.T., Knutsen, G., Goodfellow, M., Jones, A., Maldonado, L., Pathom-aree, W., Beil, W.,
Schneider, K., Kelle, S., Sussmuth, R.D. 2008. Proximicin A, B and C, novel aminofuran antibiotic and anticancer compounds
isolated from marine strains of the actinomycete Verrucosispora. The Journal of Antibiotics. 61:158–163.
Folkman, J. 1990. What is the evidence that tumors are angiogenesis dependent? Journal of the National Cancer Institute. 82 :4–7.
Gillet, J.P., Efferth, T., Remacle, J. 2007. Chemotherapy-induced resistance by ATP-binding cassette transporter genes. Biochimica et
Biophysica Acta. 1775: 237–262.
Han, Y., Yang, B., Zhang, F., Miao, X., Li, Z. 2009. Characterization of antifungal chitinase from marine Streptomyces sp. DA11 associated
with South China Sea sponge Craniella australiensis. Marine Biotechnology. 11: 132–140.
Hayakawa, Y., Shirasaki, S., Kawasaki, T., Matsuo, Y., Adachi, K., Shizuri, Y. 2007. Structures of new cytotoxic antibiotics, piericidins C7 and
C8. The Journal of Antibiotics. 60 :201–203.
Koehn, F.E., Carter, G.T. 2005. The evolving role of natural products in drug discovery. Nature Reviews Drug Discovery. 4 :206–220.
Kumar, S.S., Philip, R., Achuthankutty, C. 2006. Antiviral property of marine actino-mycetes against white spot syndrome virus in penaeid
shrimps. Current Science. 91 :807–811.
Lam, K.S. 2006. Discovery of novel metabolites from marine actinomycetes. Current Opinion in Microbiology. 9: 245–251.
Lee, J.G., Yoo, I.D., Kim, W.G. 2007. Differential antiviral activity of benzastatin C and its dechlorinated derivative from Streptomyces
nitrosporeus. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 30: 795–797.
Li, F., Maskey, R.P., Qin, S., Sattler, I., Fiebig, H.H., Maier, A. Zeeck, A., Laatsch, H. 2005. Chinikomycins A and B: Isolation, structure
elucidation, and biological activity of novel antibiotics from a marine Streptomyces sp. isolate M045. Journal of Natural Products.
68 :349–353.
Lopes, M.S., de Souza Pietra, R.C., Borgati, T.F., Romeiro, C.F., Júnior, P.A., Romanha, A.J., Alves, R.J., Souza-Fagundes, E.M., Fernandes,A.P.,
de Oliveira ,R.B. 2011. Synthesis and evaluation of the anti parasitic activity of aromatic nitrocom-pounds. European Journal of
Medicinal Chemistry. 46: 5443–5447.
Manivasagan, P., Venkatesan, J., Sivakumar, K., Kim S.K. 2013. Marine actinobacterial metabo-lites: current status and future perspectives.
Microbiological Research. 168: 311–332.
Manivasagan, P., Venkatesan, J., Sivakumar, K., Kim, S.K. 2014. Pharmaceutically active secondary metabolites of marine actinobacteria.
Microbiological Research. 169: 262–278.
Mann, J. 2001. Natural products as immunosuppressive agents. Natural Product Reports. 18 :417–430.
McArthur, K.A., Mitchell, S.S., Tsueng, G., Rheingold, A., White, D.J., Grodberg, J., Lam, K.S., Potts, B.C. 2008. Lynamicins A-E, chlorinated
bisindole pyrrole antibiotics from a novel marineactinomycete. Journal of Natural Products. 71:1732–1737.
Maskey, R.P., Helmke, E., Kayser, O., Fiebig, H.H., Maier, A., Busche, A., Laatsch, H. 2004. Anti-cancer and antibacterial trioxacarcins with
high anti-malaria activity from a marine Streptomycete and their absolute stereochemistry. The Journal of Antibiotics. 57 :771–
779.
Morens, D.M., Folkers, G.K., Fauci, A.S. 2004. The challenge of emerging and re-emerging infec-tious diseases. Nature. 430: 242–249.
Okami, Y., Hotta, K. 1988. Search and discovery of new antibiotics, Good fellow. In: Williams, M, Mordarski, S.T.M., editors. Actinomycetes
in biotechnology. New york: Aca-demic Press Inc.; p. 33–67.
Olano, C., Méndez, C., Salas, J.A. 2009. Antitumor compounds from marine actinomycetes. Marine Drugs. 7: 210–248.
Oldfield, C., Wood, N.T., Gilbert, S.C., Murray, F.D., Faure, F.R. 1998. Desulphurisation of benzoth-iophene and dibenzothiophene by
actinomycete organisms belonging to the genus Rhodococcus, and related taxa. Antonie Van Leeuwenhoek. 74: 119–132.
Prudhomme, J., McDaniel, E., Ponts, N., Bertani, S., Fenical, W., Jensen, P., Le Roch, K. 2008. Marineactinomycetes: a new source of
compounds against the human malaria parasite. PLoS ONE. 3: e2335.
Rath, J.P., Kinast, S., Maier, M.E. 2005. Synthesis of the fully functionalized core structure ofthe antibiotic abyssomicin C. Org Lett. 7: 3089–
3092.
Ravikumar, S., Fredimoses, M., Gnanadesigan, M. 2012a. Anticancer property of sediment acti-nomycetes against MCF-7 and MDA-MB-231
cell lines. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2: 92–96.
Ravikumar, S., Gnanadesigan, M., Thajuddin, N., Chakkaravarthi, V. Banerjee, B. 2010a. Anti-cancer property of sponge associated
actinomycetes along Palk Strait. J. Pharm. Res. 3 :2415–2417.
Ravikumar, S., Thajuddin, N., Suganthi, P., Jacob Inbaneson, S., Vinodkumar, T. 2010b. Bioactivepotential of seagrass bacteria against
human bacterial pathogens. Journal of Environmental Biology. 31: 387–389.
26
Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi 6 (Özel Sayı 2): 19-27, 2015
(Journal of Anatolian Natural Sciences)
Ravikumar, S., Gnanadesigan, M., Saravanan, A., Monisha, N., Brindha, V. Muthumari, S. 2012b. Antagonistic properties of seagrass
associated Streptomyces sp., RAUACT-1: a source for anthraquinone rich compound. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine. 5
:887–890.
Reynolds, J.M., El Bissati, K., Brandenburg, J., Günzl, A., Mamoun, C.B. 2007. Antimalarial activity of the anticancer and proteasome
inhibitor bortezomib and its analog ZL3B. BMC Pharmacology and Toxicology. 7: 7–13.
Riedlinger, J., Reicke, A., Zähner, H., Krismer, B., Bull, A.T., Maldonado, L.A., Ward, A.C., Goodfellow ,M., Bister, B., Bischoff, D., Süssmuth,
R.D., Fiedle, H.P. 2004. Abyssomicins, inhibitors of the para-aminobenzoic acid pathway produced bythe marine Verrucosispora
strain AB-18-032. The Journal of Antibiotics. 57:271–279.
Schneider, K., Keller, S., Wolter, F.E., Röglin, L., Beil, W., Seitz, O. 2008. Proximicins A, B,and C—antitumor furan analogues of netropsin
from the marine actinomycete Verrucosispora induce upregulation of p53 and the cyclin kinase inhibitor p21. Angew Chem. Int.
Ed. 47 :3258–3261.
Schumacher, R.W., Talmage, S.C., Miller, S.A., Sarris, K.E., Davidson, B.S., Goldberg, A. 2003. Isolationand structure determination of an
antimicrobial ester from a marine sediment derived bacterium. J. Nat. Prod. 66 :1291–1293.
Shukla, A.K., Singh, B.K., Patra, S., Dubey, V.K. 2010. Rational approaches for drug designing against leishmaniasis. Applied Biochemistry and
Biotechnology. 160 :2208–2218.
Soria-Mercado, I.E., Prieto-Davo, A., Jensen, P.R., Fenical, W. 2005. Antibiotic terpenoidchloro-dihydroquinones from a new marine
actinomycete. Journal of Natural Products. 68: 904–910.
Stritzke, K., Schulz, S., Laatsch, H., Helmke, E., Beil, W. 2004. Novel caprolactones from a marinestreptomycete. Journal of Natural Products.
67 :395–401.
Talbot, G.H., Bradley, J., Edwards, J.E., Gilbert, D., Scheld, M.,Bartlett, J.G. 2006. Bad bugs needdrugs: an update on the development
pipeline from the Antimicrobial Avail-ability Task Force of the Infectious Diseases Society of America. Clinical Infectious Diseases.
42: 657–668.
Ward, A.C., Bora, N. 2006.Diversity and biogeography of marine actinobacteria. Current Opinion in Microbiology. 9 :279–286.
Woolhouse, M.E. 2008. Epidemiology: emerging diseases go global. Nature. 451 :898–899.
Wu, Z., Xie, L., Xia, G., Zhang, J., Nie, Y., Hu, J., Wang, S., Zhang, R. 2005. A new tetrodotoxin-producing actino-mycete, Nocardiopsis
dassonvillei, isolated from the ovaries of puffer fish Fugurubripes. Toxicon. 45 :851–859.
27