甾体C11β—羟基生物转化菌株新月弯孢霉的筛选和鉴定

文章对甾体C11β－羟某化生物转化菌株－新月弯孢霉的生长和生物转化特征进行了研究。经过反复筛选,最终选出了一株氧化可的松转化率达30％的最优菌株。文中描述了新月弯孢霉菌体生长过程中,菌体干重与PH的变化情况,并通过正交实验确定了该菌株生长的最适培养基配方。经过研究,对新月弯孢霉菌株的生长和生物转化特性及其进行甾体C11β－羟基化生物转化过程有了初步的了解。     

甾体化合物RSA的11β-羟基化反应

原生质体在甾体中的应用起始于Ｄｌｕｇｏｎｓｋｉ在 1984年采用Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｅｌｌａｅｌｅｇａｎｓ转化可的松龙 ( 17α ,2 1 二羟基孕甾 4 烯 3 ,2 0 二酮 )和Ｈｙｐｈｏｄｅｒｍａｒｏｓｅｕｍ转化 6α 氟 可的松龙 16,17 醋酸酯 ( 6α Ｆｌｕ 17α ,2 1 二羟基孕甾 4 烯 3 ,2 0 二酮 16,17 醋酸酯 ) ,发现原生质体具有甾体转化能力[1 ,2 ] 。Ｓｅｄｌａｃｚｅｋ进一步采用等重的原生质体和菌丝体进行比较 ,原生质体的羟基化能力较后者提高了 3倍 ,表现出很高的转化能力[3] ,从而引起人们的关注。随后展开了有关原生质…     

用新月弯孢霉11β——羟基化16α——甲基化合物Rs—21醋酸酯

The conversion of 16 alpha-methyl-Reichstein's compound S 21-acetate (I) to 16 alpha-methyl-hydrocortisone (II) by the mycelium Curvularia lunata AS3.4381 was studied. Maximal 11 beta-hydroxylating activity of the mycelium was found during cultivation of the microorganism by 24h. Inhibition of the ethanol to the 11 beta-hydroxylating activity was obvious. The yield of 55.4% (II) (W/W) could be achieved during conversion of 0.15% substrate at 72 h.     

用新月弯孢霉11β-羟基化16a-甲基化合物RS-21醋酸酯

对新月弯孢霉AS3．4381的菌丝体转化16a-甲基Reicbstein's 化合物S21-醋酸酯(I)生成16a-甲基氢化可的松(II)进行了研究。培养24h的菌丝体的11β-羟基化活性最高;乙醇对此羟基化活性的抑制作用明显。当(1)浓度为0.15％,转化72h,产物(II)的重量收率为55.4％。     

新月弯孢霉原生质体的形成与11β—羟基化反应

研究了新月弯孢霉原生质体形成的条件以及 1 1 β-羟基化反应。将培养 1 6～ 1 8h的菌体 ,以0 .6mol/LKCl作为渗透压稳定剂 ,3 0℃下 ,经过 1 %溶壁酶和 1 %纤维素酶混合酶液 ( pH5.6)酶解 4～ 5h ,原生质体释放量达 6.1 1× 1 0 6/ml,再生率为 1 3 .1 %。原生质体细胞具有 1 1 β -羟基化反应的能力 ,氢化可的松转化率为 4 4.4 4%。     

双菌多轮序列协同转化甾体制氢化可的松

建立了蓝色犁头霉AS 3．65和新月弯孢霉AS 3．4381协同多轮转化17α-羟基孕甾-4-烯-3,20-二酮-21-醋酸酯（RSA）割氢化可的松（hydrocortisone,HC）新工艺。在培养好的AS 3．65和AS 3．4381所组成的协同转化体系中,AS 3．65首先将RSA水解为脱氧皮质酮（RS）,这较AS 3．4381单轮批次转化省去了RSA到RS的化学水解工序。在甾体底物RSA平均投料质量浓度为1．3g/L和1g／L的条件下,所选定的协同转化体系可分别被重复利用3轮和6轮,相应的平均产率能维持在较高水平,分别高达81．6％和85％。另外,该工艺明显减少了底物RSA投料浓度对C11位羟化的影响,并有效抑制了AS 3．4381和AS 3．65单独转化过程中出现的14α—OH—RS和11α-OH—RS副产物．     

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。     

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。     

葡枝根霉NG0305酶催化甾体C11α-羟基化的研究

应用本实验室保藏的葡枝根霉Rhizopus stolonifer NG0305对甾体化合物烯睾丙内酯(3-oxo-4,6-diene-Pregna-17-aloha-hydroxy-21-carboxylic acid gama-lactone)进行酶催化C11α-羟基化反应的研究。研究结果表明,菌体培养的碳源供应对菌体所产羟化酶的活力有重要影响。采用葡萄糖和淀粉组合碳源,并加入适量的黑曲霉糖化酶的方式,解决了葡萄糖抑制的问题,并缩短了菌体培养反应时间,得到高羟化转化率。酶转化反应88h后,提取吸附在菌丝球内的产物,应用液相色谱测定,结果表明C11α-羟基化转化率达到了53．0％。     

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。     

犁头霉11α-羟基化制备16β-甲基-11α,17α,21-三羟基孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮

选育到一株对16β-甲基,17α,21-二羟基孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮(Ⅱa)11α-羟基化活性强的犁头霉A28菌株,并发现底物21-乙酰化(Ⅱb)可明显提高11α-羟基化的能力.在适宜的转化条件下,Ⅱb投料浓度0.5%,产物16β-甲基-11α,11α,21-三羟基孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮(Ⅲ)收率为73%,结构经波谱分析确认.     

甾体C7-羟基化研究进展

生物羟基化被用作研究甾体代谢机制和制备羟基甾体的工具,许多真菌微生物菌具有甾体C7-羟基化能力,而C7-羟基甾体具有许多重要的生物活性。在分子水平上,人们已经发现了7α-羟基化酶及其基因。就以上几个方面做一简单综述,并对此领域的发展趋势进行展望。     

犁头霉11α-羟基化制备16β-甲基-11α，17α，21 三羟基孕甾-1，4 二烯 3，20 二酮

选育到一株对16β-甲基-17α,21-二羟基孕甾-1,4-二烯3,20-二酮(Ⅱa)11α-羟基化活性强的犁头霉A28菌株,并发现底物21乙酰化(Ⅱb)可明显提高11α-羟基化的能力。在适宜的转化条件下,Ⅱb投料浓度0.5%,产物16β-甲基-11α,17α,21-三羟基孕甾-1,4-二烯3,20-二酮(Ⅲ)收率为73%,结构经波谱分析确认。     

黑曲霉催化雄甾-4-烯-3,17-二酮16β-羟基化

为进一步确定黑曲霉菌株TCCC41650的生物转化能力,以雄甾-4-烯-3,17-二酮(Androstenedione)为底物,利用黑曲霉菌株TCCC41650进行催化,产物经纯化、重结晶后,通过单晶衍射鉴定为16β-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮。转化条件为:培养液pH 6.0,乙醇添加量为2%,投料浓度为1‰时,72 h转化率为85.8%。目前甾体研究领域对于C16β-羟基化的微生物转化未见报道,研究结果为C16β-羟基甾体药物的研发奠定了基础。     

微乳体系中11β-羟基甲羟孕酮的C1,2生物脱氢

为改善过程传质,提高甾类药物中间体11β-羟基甲羟孕酮C1,2生物脱氢转化率,采用简单节杆菌Arthrobacter simplex UR016菌株在Tween-80/乙醇/食油/水构成的微乳体系中进行生物脱氢,并考察了微乳体系组成、转化温度、投料浓度对脱氢反应的影响。结果表明:以菌体培养液作为水相,食油作为油相构建微乳体系,食油最适加量为10g/L,表面活性剂Tween-80加量为4g/L;底物经醇溶后水析投料,乙醇最适加量为发酵液体积的7%(V/V);最适转化温度为33oC;当底物浓度为4g/L时,在构建的微乳体系中转化46h,脱氢转化率达88.6%,与水相转化工艺相比提高了66.2%。在该体系中疏水性11β-羟基甲羟孕酮底物得到了有效的增溶和扩散,生物脱氢转化率明显提高。     

微生物合成11α-羟基-16α,17α-环氧孕酮的动力学

对耐温黑根霉菌丝体催化16α,17-α-氧孕酮生成11α-羟基-16α,17α-环氧孕酮的反应体系进行了研究,考察了不同反应时间、不同菌体量和底物质量浓度对11α-羟化反应的影响,建立了相应的动力学模型,其方程为r=0.031Sr/1.05＋Sr。结果表明：提高菌体质量浓度有利于提高反应速率;底物浓度与反应初速率的关系与米氏方程相似。     

3β,20α-羟基甾体脱氢酶的动力学性质

3β,20α-羟基甾体脱氢酶(3β,20α-Hydroxysteroid dehydrogenase,3β,20α-HSD)是从胎羊血中分离得到的。分子量为35kD。该酶以NADPH为辅酶,有两种底物。以孕酮为底物时,Km=30.8μmol/L,Vmax=0.7nmol min~(-1)(nmol enzyme)~(-1);以5α-二氢睾酮(5α-Dihydrotestosterone,5α-DHT)为底物时,Km=74μmol/L,Vmax=1.3nmol min~(-1)(nmol enzyme)~(-1)。5α-DHT竞争性抑制20α-还原活性,Ki=102μmol/L。16α-溴代乙酰氧基(16α-Bromo acetoxyprogesterone,16α-BAP)是3β,20α-HSD不可逆竞争性抑制剂,t_(1/2)=75min。对3β和20α还原活性的抑制常数Ki分别为23μmol/L和58μmol/L。     

有机溶剂对黑根霉甾体11α-羟基化的影响

考察了有机溶剂对黑根霉甾体11α-羟基化反应中转化底物16α,17α-环氧孕甾酮生成11 α, 16α,17α-环氧孕甾酮的转化率和细胞色素P450酶浓度的影响.向培养28 h的培养液中添加终浓度0.035 mol/L的丙酮和1.75 g/L的底物,继续转化48 h.与未添加丙酮相比,添加丙酮后的底物转化率和细胞色素P450酶表达量分别提高了6.8%和30%.说明丙酮添加可明显提高黑根霉甾体11α-羟基化能力和细胞色素P450酶的表达.