DE3444184A1 - Antibiotikum em 5487 - Google Patents
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-
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Description
34U184
Gegenstand der Erfindung ist ein neuer antibiotisch wirkender Stoff mit der Bezeichnung EM5487, der gegen Hefen und Pilze
wirksam ist. Der neue antibiotische Stoff der Erfindung wird durch Kultivierung eines Lysobacter gummosus-Stammes hergestellt,
der bei American Type Culture Collection unter der Nummer ATCC 39 472 hinterlegt wurde.
In beiliegender Zeichnung zeigt:
Figur 1 das Infrarotspektrum von EM5487 in Kaliumbromid; Figur 2 das 100 MHz C NMR-Spektrum von EM5487 in deuterier-
tem Methanol;
Figur 3 das 400 MHz1H NMR-Spektrum von EM5487 in deuterier-
Figur 3 das 400 MHz1H NMR-Spektrum von EM5487 in deuterier-
tem Methanol;
Figur 4 das Ultraviolettspektrum von EM5487 in Methanol.
Figur 4 das Ultraviolettspektrum von EM5487 in Methanol.
Der zur Herstellung von EM5487 verwendete Mikroorganismus ist ein Stamm von Lysobacter gummosus, der aus dem Erdboden isoliert
wurde. Eine Subkultur des Organismus kann von der Sammlung der American Type Culture Collection, Rockville,
Maryland, erhalten werden. Die Hinterlegungsnummer ist ATCC Nr. 39472. Zusätzlich zu dem hier beschriebenen und
charakterisierten spezifischen Mikroorganismus können selbstverständlich auch Mutanten des Mikroorganismus, z.B. durch Anwendung
von Röntgenstrahlung oder UV-Strahlung erzeugte Mutanten oder Stickstoff-Mustards, zur Erzeugung von EM5487 kultiviert
werden.
Zur Isolierung und Charakterisierung von Lysobacter gummosus wird eine Menge einer Bodenprobe, in der der Stamm
vorhanden ist, in einem keimfreien Verdünnungsmittel, z.B. Was-
ser, suspendiert und geschüttelt. Eine Lösung dieser Suspension wird auf ein Nährmedium wie 3-fach Zucker-Eisen-Agar
(Baltimore Biological Laboratories, Cockeysville, Md.) aufgebracht, das durch den Zusatz von Vitamin B12 und Cycloheximid
modifiziert worden ist. Das Medium hat folgende Zusammensetzung:
Bestandteil Gramm
Polypepton
NaCl
10 Lactose
10 Lactose
Saccharose
Dextrose
Eisen(II)-ammoniumsulfat
Natriumthiosulfat 15 Phenolrot
Agar
Destilliertes Wasser auf
Das Medium wird in einem Autoklaven 15 Minuten bei 1210C sterilisiert.
Nach dem Abkühlen auf etwa 50 bis 55 0C wird das Medium mit folgenden keimfreien Lösungen ergänzt:
0,1 % Vitamin B12 Lösung 2,0 ml
1,0 % Lösung von Cycloheximid 10,0 ml
Nach 48 bis 72 Stunden Inkubation bei 250C werden Kolonien
aus der ausplattierten Bodenprobe isoliert. Diese abgetrennten Kolonien werden dann in einem Medium folgender Zusammensetzung
gezüchtet:
30
30
20,0 | 5,0 |
0,0 | |
1 | 0,0 |
1 | 1,0 |
0,2 | |
0,2 | |
0,025 | |
3,0 | |
1 | 1 Liter |
Bestandteil Gramm
Rindfleischextrakt 1 ,5
Hefeextrakt 3,0
Pepton 6,0
Dextrose 1 ,0
destilliertes Wasser auf 1 Liter
Das Medium ist 15 Minuten bei 1210C im Autoklaven gehalten
worden.
10
10
Der Stamm Lysobacter gummosus ATCC Nr. 39472 ist folgendermaßen
charakterisiert:
Zellmorphologie: Der Organismus ist ein gram-negatives Stäbchen und erscheint im Phasenkontrastmikroskop überwiegend als
langes dünnes Stäbchen mit eher abgerundeten als spitz zulaufenden Enden. Eine gewisse Kettenbildung ist auffällig.
Auf Trypton (0,05 %)-Hefeextrakt (0,05 %)-Agar bündeln sich
die Stäbchen mit ihren Längsachsen parallel zur Wachstumsrichtung zusammen, was auf Gleitmötilität hinweist. Schleimstreifen
sind auf dem Agar beobachtet worden.
Kulturcharakteristika: Flüssigkulturen sind ziemlich viskos
und Agarkulturen ziemlich schleimig. Auf Saccharose-Hefeextrakt-Agar (0,25 % bzw. 0,5 %) sind die Kolonien gelb und durchscheinend
mit bogenförmigen farblosen Kanten, die durchsichtig sind, und sie dehnen sich in unregelmäßiger Weise aus.
Biochemische Reaktionen: Der Organismus ist proteolytisch,
wie aus seiner klärenden Wirkung auf die Trübheit eines entrahmte Milch-Acetatagars hervorgeht. Er erzeugt Katalase,
Oxidase und Phosphatase und ist zur Ausnutzung von Citrat als einzige Kohlenstoffquelle für sein Wachstum in der Lage.
Er erzeugt kein wasserlösliches Pigment und hydrolysiert Stärke nicht. Auf Tween 20 und Tween 80 ist er lipolytisch
und erzeugt Säure aus Glucose, Cellobiose, Saccharose (ver-
zögert) und Lactose, jedoch nicht aus Glycerin oder Mannit. Er wächst auf Eosin-Methylenblau-Agar.
Physiologie: Der Organismus zeigt Lysewirkung auf Hefezellen.
Der G + C-Gehalt seiner DNS beträgt 66,9 %, das ist ein Wert innerhalb des Bereiches von 65,4 bis 70,1 Molprozent, der
von Christensen und Cook beschrieben wurde.
Diese Charakteristika dienen zur Identifizierung des Erzeugers
von EM5487 als Lysobacter guinitiosus in Übereinstimmung mit der
Beschreibung dieses Organismus durch P. Christensen und F. D. Cook (Int. J. Syst. Bacteriol. Bd. 28 (1978), S. 67 bis
393) .
Lysobacter gummosus ATCC Nr. 39472 erzeugt das Antibiotikum
EM5487, das Wirksamkeit gegen Hefen und Pilze besitzt. Zur Erzeugung des Antibiotikums EM5487 wird nach einem bevorzug-
ten Verfahren Lysobacter gummosus ATCC Nr. 39472 bei oder nahe
bei Raumtemperatur (250C) in einer aeroben Submerskultur in
einem wäßrigen Nährmedium gezüchtet, das eine assimilierbare Kohlenhydrat- und Stickstoffquelle enthält. Die Fermentation
wird ausgeführt, bis im Medium nennenswerte Aktivität
vorhanden ist, d.h. gewöhnlich etwa 24 bis 48 Stunden je nach den Fermentationsbedingungen.
Nach Abschluß der Fermentation wird die Brühe zur Entfernung der produzierenden Organismen zentrifugiert. Das Antibiotikum
wird dann aus dem angesäuerten Mediumüberstand mit Essigsäureäthylester
extrahiert, in 5 % Natriumbicarbonatlösung rückextrahiert und nach dem Ansäuern der Natriumbicarbonatlösung
auf pH-Wert 2 wieder in Essigsäureäthylester rückextrahiert. In einer anderen Ausführungsform kann die gesamte
Brühe mit Salzsäure angesäuert und die Suspension dann zur Pelletisierung der Feststoffe zentrifugiert werden. Die
Feststoffe werden mit Aceton extrahiert, die Acetonextrakte vereinigt und unter vermindertem Druck eingedampft. Die Aktivität
im erhaltenen Konzentrat, das mit Wasser verdünnt wird, wird hierauf in Essigsäureäthylester extrahiert, dann in 5 %
Natriumbicarbonatlösung rückextrahiert und hierauf nach Ansäuerung
der Bicarbonatlösung in frischen Essigsäureäthylester extrahiert. Weitere Reinigung des Antibiotikums wird
durch Chromatographie an Kieselgel mit einem Chloroform-Methanol-Gradienten, gefolgt von Chromatographie des aktiven
Materials an Diaion CHP20P mit einem Wasser-Aceton-Gradienten erreicht. Die Endreinigung wird durch Chromatographie an
Sephadex LH-20 und Eluierung mit Methanol bewirkt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung von Antibiotikum
EM5487.
Hefeextrakt-Pepton-Glucose-Agar-Schrägkulturen werden mit
Lysobacter gummosus ATCC No. 39472 beimpft, ,über Nacht bei
25 0C inkubiert und dann zur Überimpfung von 100 ml Mengen
eines wäßrigen, in 500 ml fassenden, mit Baumwolle verschlossenen Erlenmeyer-Kolben befindlichen Mediums verwendet. Die
Zusammensetzung des Keimmediums ist wie folgt: Bestandteil Gramm
Hefeextrakt 4
Malzextrakt 10
Dextrose 4
Destilliertes Wasser auf 1 Liter
Das Medium wird auf den pH-Wert von 7,3 eingestellt und dann 15 Minuten bei 1210C sterilisiert. Die überimpften
Keim-Kolben werden bei 250C etwa 24 Stunden auf einem mit
300 U.p.M. betriebenen Drehschüttler mit einem Ausschlag von 5,08 cm inkubiert.
Γ - 8 - 34U1841
Anschließend werden 100 ml Mengen frisches Hefeextrakt-Malzextrakt-Dextrose-Medium
gemäß vorstehender Beschreibung mit 1% (V/V) aus den Keimkolben beimpft. Die Kolben werden
etwa 48 Stunden bei 250C unter den vorstehend für die Keimkolben
beschriebenen Bedingungen inkubiert.
Am Ende der Inkubationszeit werden die Inhalte der Kolben vereinigt
und die Gesamtmenge bei 62 500 χ g zur Pelletisierung der Zellen zentrifugiert. Nach der Trennung von Zellen und
überstand wird der Letztere (20 Liter) mit konzentrierter Salzsäure auf den pH-Wert 2 eingestellt und anschließend mit
einem gleichen Volumen Essigsäureäthylester extrahiert. Nach der Phasentrennung wird die organische Phase mit Wasser
gewaschen, bis der pH-Wert der Waschflüssigkeit etwa 4,5 beträgt und dann unter vermindertem Druck auf ein Volumen von
2,8 Liter eingeengt. Das erhaltene Konzentrat wird zweimal mit 0,5 Volumen 5prozentige wäßrige Natriumbicarbonatlösung
extrahiert. Die vereinigten wäßrigen Schichten werden dann bei Raumtemperatur stark gerührt und dabei mit 6 N HCl auf
den pH-Wert 2 eingestellt. Hierauf wird das Antibiotikum in drei Liter Essigsäureäthylester rückextrahiert, der dann
mit Wasser gewaschen wird, bis der pH-Wert der Waschflüssigkeit etwa 6 beträgt. Die organische Schicht wird über wasserfreiem
Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und unter vermindertem
Druck zur Trockene eingedampft. Ausbeute: 4,5 g rohes Antibiotikum als Rückstand.
Das erhaltene Rohmaterial wird in einem kleinen Volumen Methanol (10 ml) und Chloroform (5 ml) gelöst. Die erhaltene
Lösung wird an einer Kieselsäure-Säule (2,5 χ 46 cm) mit
2 Liter eines linearen Gradienten von Chloroform zu Chloroform-Methanol
(1 : 1) mit einer Fließgeschwindigkeit von
3 ml/min chromatographiert, wobei 12 ml-Fraktionen gesammelt
werden. Die aktiven Fraktionen, auf die mit Papierscheiben-Agar-Diffusionsassay
gegen Candida albicans SC 5314 ge-
prüft wird, werden vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft, wobei 2,1 g gelber Feststoff erhalten
werden.
Der erhaltene Feststoff wird in einem möglichst kleinen Volumen eines Gemisches aus Aceton und Wasser (3 : 1) gelöst und
an einer 2,5 χ 28 cm Säule mit Diaion CH20P (makroretikuläre Styrol-Divinylbenzol-Copolymerisatkugeln von Mitsubishi
Chemical Company Ltd., Japan) chromatographiert und mit 1,2 Liter linearer Gradient von 20 % Aceton in Wasser zu
100 % Aceton eluiert. Die Fließgeschwindigkeit beträgt 3 ml/min, wobei 12 ml-Fraktionen gesammelt werden. Die aktiven
Fraktionen, die mit etwa 70 % wäßriges Aceton eluiert werden, werden vereinigt und unter vermindertem Druck zur
Trockene eingedampft, wobei 600 mg gelber Feststoff erhalten werden.
Die weitere Reinigung wird durch Chromatographie an einer 2,5 χ 110 cm Säule mit Sephadex LH-20 (alkylierte, vernetz-
te Dextrangel-Kügelchen von Pharmacia Fine Chemicals AB, Uppsala, Schweden) durchgeführt. Das Eluierungslösungsmittel
ist Methanol bei einer Fließgeschwindigkeit von 2 ml/min. Die aktiven Fraktionen werden vereinigt und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck abdestilliert. Ausbeute: 280 mg
EM5487 als gelb-oranger amorpher Feststoff.
Das Antibiotikum EM5487 hat die folgenden physikalischen und
chemischen Eigenschaften:
UV ^max in Methanol: 260nm (E1% 600), 335 (180)
UV χmax in 0,01N NaOH: 260 nm (E1% 760), 335 (180)
UV λmax in 0,01 HCl: 269 nm (E1% 600), 357 (238), 375 (180)
IR(KBr): 3405 breit, 2930, 2895, 2800, 1703, 1655, 1620,
1566 und 1005cm~1
Molekulargewicht: 510 durch FAB MS: (M + H) m/z 511
35
(M - H) m/z 509
Hoch aufgelöste Massenspektrumsdaten am Ionenfragment (M - H)", m/z_ 509 weisen auf die Summenformel C 29H37N2O6 hin
Elementaranalyse: gefunden: C: 64,98 % H: 7,46 % N: 5,86 %
TLC: Kieselgel (Merck) CHCl3: MeOH
0,05 M Phosphatpuffer pH 2,3(65.35:10, untere Phase): Rf = 0,3
TLG':Opti UP C12** 70 % wäßriges Aceton : Rf = 0,3
TLG'-.ITLC/SA*** CHCl3: MeOH: EtOAc
(90:5:2): Rf = 0,3
** Opti UP C12: Dünnschicht-Umkehrphasen-Chromatographieplatten, gebunden mit Dodecyltrichlorsilan, Fluta Chem.
Corp., New York
*** Platten aus Glas-Mikrofasern, imprägniert mit Kieselsäure
zur Dünnschichtchromatographie, Gelman Instrument Co., Ann Arbor, Michigan.
Hefeextrakt-Pepton-Glucose-Agar-Schrägkulturen werden mit
Lysobacter gummosus ATCC Nr. 39472 beimpft, über Nacht bei 25°C inkubiert und zur Animpfung von 100 ml Mengen eines
wäßrigen Mediums benutzt, das in 500 ml fassenden mit Baumwolle verschlossenen Erlenmeyer-Kolben enthalten ist. Die
Zusammensetzung des Keimmediums ist wie folgt:
Hefeextrakt 4
Malzextrakt 10
Dextrose 4
„_ Destilliertes Wasser auf 1 Liter
Der pH-Wert des Mediums wird auf 7,3 eingestellt. Danach wird es 15 Minuten bei 1210C sterilisiert.
Die überimpften Keimkolben werden bei 250C etwa 24 Stunden
auf einem mit 300 ü.p.M. betriebenen Drehschüttler mit einem Ausschlag von 5,08 cm inkubiert.
Aus den Keimkolben werden 50 Liter des gleichen,vorstehend
beschriebenen Mediums, die sich in einem 75 Liter fassenden Fermatron Fermentor befinden (New Brunswick Scientific,
Edison, New Jersey), mit 1% (V/V) beimpft. Die Fermentation wird 28 bis 30 Stunden bei 250C in
einem Luftstrom von 50 Liter Luft/min und bei einer Rührgeschwindigkeit
von 200 U.p.M. durchgeführt. Am Ende der Fermentation wird die Brühe geerntet und durch Zugabe von konzentrierter
HCl auf den pH-Wert 2 eingestellt. Die angesäuerte Brühe wird dann bei 62 500 χ g zur Abtrennung der Feststoffe
vom Überstand zentrifugiert.
Die Feststoffe (Feuchtgewicht: 375 g) werden in 2,5 Liter Aceton suspendiert und etwa 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt.
Dann wird das Aceton durch ein Whatman Nr. 1 Papier-
filter filtriert und die Feststoffe erneut in einer frischen Menge Aceton (2,5 Liter) suspendiert. Nach dem Rühren wird
erneut eine Trennung von Feststoffen und Aceton durchgeführt und dann der Extraktionsprozeß nochmals wiederholt.
Die drei Acetonextrakte werden vereinigt und unter verminder-
tem Druck zu einem wäßrigen Schlamm (etwa 200 ml) eingeengt.
Der Sch-lamm (pH-Wert 4) wird durch Zugabe von 200 ml destilliertes
Wasser verdünnt und der pH-Wert durch Zugabe von konzentrierter HCl auf 2 eingestellt. Der angesäuerte Schlamm
wird zweimal mit je 500 ml Essigsäureäthylester extrahiert.
Die organischen Phasen werden vereinigt und ihrerseits mit
zwei Mengen von je 600 ml 5 % wäßrige Natriumbicarbonatlösung extrahiert. Die wäßrigen Schichten werden nun vereinigt und
mit konzentrierter HCl auf den pH-Wert 2 angesäuert. Anschließend wird das Antibiotikum aus der angesäuerten wäßrigen
35
Phase mit 2x1,5 Liter frischer Essigsäureäthylester reextrahiert.
Die vereinigten Essigsaureäthylesterextrakte werden
34U1841
mit Wasser gewaschen, bis der pH-Wert der Waschflüssigkeit
neutral ist, unter vermindertem Druck auf 500 ml eingeengt, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, zur Entfernung
von Feststoffen filtriert und dann unter vermindertem Druck zu einem Rückstand eingedampft (2,35 g) ·
Unter Verwendung von gereinigtem EM5487 als Testverbindung werden Zweifach-Agar-Verdünnungstests mit verschiedenen
Candida Species durchgeführt. Dabei werden folgende Ergebnisse erhalten:
Mindesthemmkonzentration
Organismus (ug/ml)
Candida albicans SC*5314 3rl
Candida tropicalis SC8159 6.3 Candida tropicalis SC2963 (Amphotericin BE) 6.3
* SC bezieht sich auf einen Organismus aus der Sammlung von ε.R. Squibb & Sons, Inc., Princeton, New Jersey
** Die Bezeichnung "( r)" bedeutet, daß der Organismus
gegen das in der Klammer genannte Antibiotikum resistent ist.
-43-
- Leerseite -
Claims (5)
1. Antibiotikum EM5487 mit folgenden Eigenschaften:
Elementaranalyse: C = 64,98; H = 7,46; N = 5,86,-Infrarotspektrum
in Kaliumbromid gemäß Figur 1; 100 MHz1
Figur 2;
Figur 2;
1 3
100 MHz C NMR-Spektrum. in deuteriertem Methanol gemäß
100 MHz C NMR-Spektrum. in deuteriertem Methanol gemäß
400 MHz H NMR-Spektrum in deuteriertem Methanol gemäß Figur 3;
UV-Spektrum in Methanol gemäß Figur 4. 25
2. Verfahren zur Herstellung des Antibiotikums EM 5487 gemäß
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Lysobacter gummosus ATCC Nr. 39472 in einem wäßrigen Nährmedium, das
eine assimilierbare Kohlenhydrat- und Stickstoffquelle enthält, einer aeroben Submerskultur unterzieht, bis
nennenswerte antibiotische Aktivität in dem Medium vorhanden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Organismus bei einer Temperatur von etwa 250C kultiviert
wird.
1
4. Biologisch reine Kultur des Mikroorganismus Lysobacter
gummosus ATCC Nr. 39472, die bei der Fermentation in
einem wäßrigen, assimilierbare Kohlenhydrat- und Stickstoffquellen enthaltendem Nährmedium zur Erzeugung des Anti-
5 biotikums EM5487 gemäß Anspruch 1 in gewinnbarer Menge befähigt ist.
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