苯丙氨酸解氨酶(PAL,EC4.3.1.5)反应机理研究新进展

根据有关文献阐述了苯丙氨酸解氨酶(PAL,EC4.3.1．5)反应机理研究新进展,主要内容包括两种反应机理的提出：其一,米切尔加成反应(Michael Addition Reaction);其二,傅氏反应(Friedel-Crafts Reaction)。通常认为该两种反应机理较好地解释了L-Phe的氨消除模式,PAL含有的去氢丙氨酸(DHA)单位是反应活性的关键。随着化学和分子生物学实验证据的提出,主要基于PAL和HAL(组氨酸解氨酶,EC4．3．1．3)具有高度同源性(19％～29％序列分析),及其对“姐妹”酶HAL的X-射线结构分析,发现催化性的亲电试剂并非DHA,而是3,5-二氢-5-次甲基-4H-咪唑-4-酮(MIO)。由此,提出一对非芳香L-Phe异构体作探针,以支持这一机理的实验研究。此外,还列出红酵母PAL逆向催化合成非天然芳族氨基酸的相关实验结果。     

新月弯孢霉AS 3.4381对新型甾体底物C11β-羟基化

应用本实验室保藏的新月弯孢霉Curvularia lunataAS 3.4381对新型甾体化合物(Ⅰ)(16α,17β-二甲基-17-丙酰基雄甾-1,4-二烯-3-酮)作为底物进行生物转化C11β-羟基化反应的研究。实验研究结果表明,采用Ⅱ级发酵的工艺,收获新月弯孢霉菌丝体作为生物催化剂,在磷酸缓冲液介质体系中,对化合物Ⅰ的C11位实现β羟基化,生成皮质激素药物。测试数据TLC,MS,IR及1H NMR证明了该产物的化学结构,表明生物转化产物为C11β-羟基-16α,17β-二甲基-17-丙酰基雄甾-1,4-二烯-3-酮。     

改进底物添加体系制备氢化可的松

在蓝色梨头霉和新月弯孢霉协同转化制备氢化可的松(HC)过程中,常规的底物热溶液体系由17α羟基孕甾4-烯-3,20-二酮-21-醋酸酯(RSA)和乙醇组成,其中m(RSA)∶V(乙醇)=1∶25;改进后的底物溶液体系由Tween-80、丙三醇、RSA和磷酸盐缓冲溶液(PBS)组成,其中V(Tween-80)∶V(丙三醇)∶m(RSA)∶V(PBS)=1∶3∶1∶25。RSA质量浓度从2g/L起,累加到5g/L,RSA全部被转化,且产物氢化可的松(HC)产率与常规低浓度投料相当;在RSA质量浓度3g/L时添加底物,协同菌丝体能重复利用达3次,HC产率稳定在70%左右;经3批次实验室摇瓶放大制备实验,产物HC平均收率为52%,重现性较好,工艺操作稳定。Tween-80/丙三醇/RSA/PBS底物体系较常规RSA/乙醇构成的底物添加体系,可显著提高HC生产收率,有工业应用价值。     

酵母细胞生物转化反式—肉桂酸生产L—苯丙氨酸的研究

据文献调查,搜集了国内可能相关的30株酵母,进行生物转化反式-肉桂酸(t-Ca) 生产L-苯丙氨酸 (L-Phe) 的微生物筛选研究,并对部分菌株生物转化能力,即苯丙氨酸解氨酶 (PAL,EC _(4、3、1、5) 活性水平进行了初步评估。筛选结果是:22株酵母具有转化 t-Ca 生成 L-Phe 的能力,转化率在2—67％范围。选出7株酵母研究在液体培养条件下细胞生长和PAL活性的时间过程关系,PAL 活性范围在 2.3—14.4x10~(-s)u/m g细胞干重。深红酵母 (Rhodotorularubra) AS2.166作为生物转化制备实经菌株,在静止细胞和固定化细胞批式反应条件下,结果获得L-Phe分离产率分别为42.0％,28.7％。     

应用酶学新进展—有机溶剂中的酶

传统观念认为大多数酶催化过程都是在水溶液环境中进行的。这一观点延续流传,便自然而然在头脑中形成作为生物催化剂的酶只能在水溶液中起作用的“常识”。但是这一观念目前受到挑战。在活细胞中,大多数酶都处在一种特殊的微环境中起作用,这不是一般概念上的简单水溶液介质。许多酶(如果不是大多数的话)都定位在生物膜(亚细胞结构)内外表面,在邻近这些酶分子的空间小区,水的浓度显著低于外周充盈的连续水相空间,即存在着一种天然的疏水环境。这就提示在有机溶剂中酶具有催化活性,不会出现酶“失活”或“变性”的问     

甾体微生物转化C11β-羟基化的研究进展

C11β-羟基化是甾体微生物转化中难以实现的一步反应。对甾体C11β-羟基化的机理及部分生理生化问题进行了讨论,对蓝色犁头霉和新月弯孢霉催化转化甾体C11β-羟基化的应用研究特点及其催化转化反应产物氢化可的松的工业生产现状及相关问题进行了评述,并对此技术开发前景进行了预测。     

微生物发酵降解植物甾醇侧链生产17-酮甾体研究进展

微生物发酵降解植物甾醇侧链,生产雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD),雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮(ADD),和9α-羟基-AD甾体药物中间体的工业生物技术对改变制造甾体激素药物半合成原料薯蓣皂素短缺的现状,实现甾体激素药物半合成原料多元化,合理利用我国甾体植物资源具有重要意义。重点评述了近期微生物法断植物甾醇侧链制AD、ADD和9α-羟基-AD的研究现状,内容包括:1)微生物菌种选育;2)菌种相关的细胞生理,酶学性质和生物催化过程;3)相关酶的细胞定位及生物反应器;4)发酵工艺选择和甾醇原料的合理利用。     

静息细胞连续两批次生物催化生产氢化可的松

以新月弯孢霉（Curvularia lunata）的Ⅱ级培养18h的活菌丝作为C11β位羟基化生物催化剂,在选定的含有微粒结晶甾体底物（0．2％,质量分数）17α,21-二羟基孕甾-4-烯-3,20-二酮的磷酸缓冲液（0．05mol／L,pH6．0）介质体系中,在经过连续两批次约55h的转化反应,底物转化率可维持在较高水平,产物氢化可的松净收率可达60％;从菌丝回收的底物RS可再利用。此工艺提高了生物催化剂的利用率,具有工业应用价值。     

哺乳类药物代谢的微生物模型概念

合成药物化学中微生物方法学的应用带来了革命性的变化。1952年,Peterson和Murray报道了应用霉菌完成对黄体酮的11α-羟基化反应,从而使抗炎抗风湿皮质甾体激素药物可的松的合成取得了突破性的进展,导致建立了以化学法和微生物发酵法相结合的甾体医药工业体系。这是合成化学史上的又一个里程碑。     

金沙江干热河谷蕃麻皂素资源的开发研究

借助已有的酸水解/醇提取的方法,分析了来自四川攀枝花、成都、海南西部、南非中部4个不同生境地域的共10个蕃麻鲜叶片样品,以及来自云南楚雄元谋、保山施甸、丽江永胜、四川攀枝花4个典型的金沙江干热河谷地域的15个蕃麻麻膏(干料,含水量15%~20%)样品,得到了其甾体总甙元组分、含量等基础数据资料。并在此基础上,重点开展了对蕃麻皂素的提取、分离、精制工作,建立了合适的工艺技术路线,乙酰蕃麻皂素产率4.7%。结果表明:金沙江干热河谷地域很适合蕃麻生长,而且生源积累优势组分蕃麻皂甙元,利于后加工,很有希望成为我国甾体药业新的原料基地。蕃麻作为一种种植业发展潜力巨大。