三羟基雄甾烯酮高转化菌株的选育及工艺优化

以能将去氢表雄酮 (DHEA) 转化为三羟基雄甾烯酮 (7α,15α-diOH-DHEA) 的赤霉菌Gibberella intermedia CA3-1为出发菌株,对其进行了诱变选育及工艺优化,以期提高转化效率。采用0.12 mg/mL亚硝基胍诱变处理赤霉菌孢子悬液30 min,以350 μmol/L酮康唑为最低抑制浓度进行抗性平板筛选,最终获得一株遗传稳定性较好的高产菌株M-10,其产物摩尔得率达到70.2%,为出发菌株的1.2倍。通过摇瓶转化工艺的优化,确定了突变菌株的最适转化工艺。在优化的转化工艺下,当底物DHEA投料浓度为5 g/L时,7α,15α-diOH-DHEA摩尔得率提高到75.6%,较原始菌株提高了31.3%。     

细胞色素P450诱导剂对Gibberella intermedia CA3-1双羟化去氢表雄酮的影响

3β,7α,15α-三羟基雄甾-5-烯-17-酮(7α,15α-diOH-DHEA)是女用口服避孕药"优思明"主要成分屈螺酮的关键中间体。为了提高目的产物7α,15α-diOH-DHEA的摩尔得率,研究不同细胞色素P450酶(CYP450)诱导剂对Gibberella intermedia CA3-1转化去氢表雄酮(DHEA)生成7α,15α-diOH-DHEA生物转化过程的影响。结果发现:己烷、DHEA和苯可以显著提高7α,15α-diOH-DHEA的摩尔得率,其中苯是最佳诱导剂。在以上工作基础上,建立了如下的诱导过程:将进入对数生长期(接种后24 h)的种子液以10%的接种量接种到新鲜的转化培养基中,转化12 h后添加体积分数0.8%的苯进行诱导,然后在对数生长期结束时(转化24 h)将8 g/L的底物加入转化培养基进行转化。采用以上诱导条件,在5 L发酵罐中进行了生物转化。与不添加苯的工艺相比,CYP450的浓度提高了43%,7α,15α-diOH-DHEA的摩尔产率提高到68.7%±1.37%,同时转化周期缩短了8 h,这为7α,15α-diOH-DHEA的工业化生产奠定基础。     

离子液体-水双相体系中Gibberella intermedia C1双羟化去氢表雄酮(DHEA)

【目的】考察离子液体-水双相体系中赤霉菌(Gibberella intermedia C1)双羟化甾体类底物去氢表雄酮(DHEA)生成三羟基雄甾烯酮(7α,15α-di OH-DHEA)的生物转化过程。【方法】比较5种不同种类的离子液体([Hmim][PF_6]、[Bmim][PF_6]、[Bmim][BF_4]、[Bmim][NTF2]、[Emim][EtSO_4])对底物转化率和产物得率的影响。优化该双相体系中离子液体的浓度、底物的投料浓度及投料时间等。【结果】选择[Emim][EtSO_4]作为构建该体系的离子液体。摇瓶中最适双相体系转化条件为:菌体生长12 h后,向转化培养基中加入0.8%(体积比)的[Emim][Et SO4],同时投加6 g/L底物DHEA。在5 L发酵罐上,当转化至60 h时,产物浓度高达5.03±0.21 g/L,7α,15α-diOH-DHEA产物摩尔得率达到最高75.5%。【结论】确定了离子液体-水双相转化体系的最适转化条件,并在5 L发酵罐中进行了实验,为该体系的工业化应用奠定了基础。     

Gibberella intermedia C2转化4-雄甾烯-3、17-二酮的研究

甾体化合物具有独特的生理活性,已被广泛应用于抗炎、利尿、免疫、避孕及抗癌等领域。近些年,生物催化与转化在甾体药物中间体合成中发挥的作用日益强大。为了能够合成一些具有潜在价值的新型甾体化合物,以实验室菌种库中保藏的一株Gibberella intermedia C2为研究对象,选取了雄甾烷中一种有广泛用途的化合物4-雄甾烯-3、17-二酮(简称雄烯二酮,AD)为底物进行生物转化。转化液经提取分离,最终获得2个转化产物,经结构鉴定分别为15α-OH-AD和11α,15α-diOH-AD。转化机制研究发现,G.intermedia C2先将底物的15位羟基化生成15α-OHAD,再将其11位羟基化形成双羟基产物。赤霉菌能够特异性、有序地完成对AD的两步羟化反应。此外,通过工艺优化,确定了羟化4AD反应的最适工艺参数如下:发酵培养基的初始pH 6.5,装液量30ml/250ml,底物浓度6.0g/L,转化温度28℃,摇床转速220r/min,转化周期为84h。此时,底物AD的摩尔转化率达到81.5%。     

总状毛霉对4-烯-3-酮甾体的生物转化研究

从土样中筛选到一株能转化甾体的菌株,经形态观察,鉴定为总状毛霉(Mucor racemosus)。首次利用该菌株对4-烯-3-酮类甾体衍生物进行生物转化,目的是合成具有潜在活性的羟基类4-烯-3-酮衍生物。转化条件为27℃,220r/min振荡培养4d。转化产物经乙酸乙酯萃取,用硅胶柱层析法分离,通过红外、质谱和核磁分析确定了甾体转化产物的化学结构。黄体酮生物转化得到的产物是14α-羟基-4-孕甾烯-3,20-二酮和7α,14α-二羟基-4-孕甾烯-3,20-二酮;4-雄烯二酮的转化产物是14α-羟基-雄甾-4-烯-3,17-二酮1、4α,17β-二羟基-雄甾-4-烯-3-酮和6α,17β-二羟基-雄甾-4-烯-3-酮。研究结果表明总状毛霉具有转化甾体的能力,对4-烯-3-酮类甾体进行生物转化的主要产物是14α-羟基甾体衍生物。     

三花枪刀药中萜类和甾体成分研究

采用正相硅胶和Sephadex LH-20等柱层析及半制备HPLC色谱法,从三花枪刀药的95%乙醇提取物中分离到15个化合物,运用现代波谱技术分别鉴定为6-羟基-9,13环大柱烷-4,9(13)-二烯-3-酮(1)、3β-羟基-β-紫罗酮(2)、3α-羟基-大柱烷-4,7E二烯-9-酮(3)、3α-羟基-5α,6α-环氧-7E-大柱烷-7-烯-9-酮(4)、黑麦草内酯(5)、pisiferadinol(6)、24-methylenecycloartanol(7)、α-香树脂醇(8)、3β-羟基-乌苏烷-11-烯-28,13β-内酯(9)、羽扇豆醇(10)、achilleol A(11)、6β-甲氧基麦角甾烷-7,22E-二烯-3β,5α-二醇(12)、6β-乙氧基麦角甾烷-7,22E-二烯-3β,5α-二醇(13)、豆甾烷-4-烯-3,6-二酮(14)、豆甾烷-4,22E-二烯-3,6-二酮(15)。化合物1为新天然产物,化合物2~15为首次从该植物中分离得到。化合物6、12、15对人乳腺癌MDA-MB-468、人胃癌AGS、人结肠癌HCT116、人宫颈癌Hela和人乳腺癌MDA-MB-231肿瘤细胞株具有显著的细胞毒活性。     

粉红单端孢Trichothecium roseum对雄甾-4-烯-3,17-二酮的生物转化

雄甾-4-烯-3,17-二酮（4AD）是甾体化合物合成过程中的关键中间体,其羟化产物通常具有良好的药理活性或作为工业生产甾体药物的重要中间体。利用粉红单端孢Trichothecium roseum对4AD进行生物转化,从其发酵提取物中共分离鉴定了3个4AD羟基化产物：6β-羟基-雄甾-4-烯-3,17-二酮（6β-OH-4AD,1）,14α-羟基-雄甾-4-烯-3,17-二酮（14α-OH-4AD,2）,6β,14α-双羟基-雄甾-4-烯-3,17-二酮（6β,14α-di-OH-4AD,3）,表明T. roseum对4AD的C-6β位和C-14α位具有较强的羟化能力,其中14α-OH-4AD(2)可作为合成强心甾类化合物毛地黄毒素的重要中间体,6β,14α-di-OH-4AD(3)可作为合成具有抗肿瘤活性的14α-羟基-雄甾-4-烯-3,6,17-三酮的重要中间体。提供了1株能够高效制备活性甾醇中间体14α-OH-4AD和6β,14α-di-OH-4AD的菌株,同时可为研究其他甾醇药物奠定基础。     

海南灵芝化学成分研究

为探讨海南灵芝(Ganoderma hainanense Zhao,Xu et Zhang)的化学成分,采用柱层析技术从海南灵芝乙醇提取物中分离得到14个化合物。经波谱分析鉴定其结构分别为:巴西红厚壳素(1)、6-脱氧巴西红厚壳素(2)、7,8-二甲基咯嗪(3)、5,8-过氧麦角固醇(4)、3β,5α,9α-三羟基麦角甾-7,22-二烯-6-酮(5)、麦角甾-7,22-二烯-3β-醇(6)、麦角甾-7,22-二烯-3-酮(7)、7α-甲氧基-5α,6α-环氧麦角甾-8(14),22-二烯-3β-醇(8)、麦角甾-7,22-二烯-3β,5α-6β-三醇(9)、3-吲哚甲酸(10)、3,4-二羟基苯甲酸(11)、对羟基苯甲酸(12)、3,4-二羟基苯甲酸甲酯(13)和正二十六烷酸(14)。所有化合物均为首次从海南灵芝中分离得到。     

高效转化植物甾醇为9α-OH-AD的分枝杆菌诱变选育及工艺优化

以实验室前期筛选得到的分枝杆菌(Mycobacterium sp.LY-1)为出发菌株,采用等离子诱变(ARTP)技术选育出能高效转化植物甾醇为重要甾体药物中间体9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮(9α-OH-AD)的菌株,并对其转化工艺进行优化。经过ARTP诱变选育得到遗传稳定性较好的分枝杆菌突变株Mycobacterium sp.C33,当底物植物甾醇投料浓度为15 g/L时,转化生成9α-OH-AD的摩尔得率达到15.5%,较原始菌株提高34.8%。继而采用正交实验设计方法,对突变菌的发酵培养基组分进行优化,并建立了油水双相转化体系,进一步提高了突变菌株C33的产物摩尔得率,最高达到47.0%,较优化前(15.5%)提高了2倍。     

3-甾酮-9α-羟基化酶基因的表达及其催化合成9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮

研究应用于甾体9α-羟基化的高效催化剂和催化体系是实现甾体药物9α位羟基高效合成的关键。本文中,笔者对来源于分支杆菌(Mycobacterium tuberculosis) H37Rv和红平红球菌(Rhodococcus erythropolis) SQ1的3-甾酮-9α-羟基化酶基因(reksh A,mtksh A)进行优化,并对2个基因的催化活性进行检测。通过构建工程表达菌株,以雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)为底物,对制备9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮(9α-OH-AD)的催化反应进行了探索。结果表明:基因序列优化显著提升了Re Ksh A和MtKshA蛋白的可溶性表达,其中Re Ksh A具有较好的雄甾-4-烯-3,17-二酮9α位羟基化活性。用TB培养基培养Re Ksh A的工程表达菌株BL21(DE3)-p ET28a-reksh A-yh,在30℃、500μmol/L底物浓度、0. 8%(体积分数)乙醇为助溶剂、0. 1 mmol/L IPTG诱导浓度、底物与诱导剂同时加入到工程菌液中的条件下,9α-OH-AD得率达到97. 09%。     

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。     

白透骨消化学成分的研究

采用乙醇提取,硅胶柱反复层析的方法,从白透骨消[Glechoma biondiana (Diels) C.Y.Wu et C.Chen]全草的乙酸乙酯部分分离了11个化合物,利用现代波谱技术(MS,1H-NMR,13C-NMR,DEPT)以及与文献对照的方法鉴定了这些化合物的结构,分别为2α-羟基乌苏酸(1)、2α,3α-二羟基乌苏-12-烯-28-酸(2)、乌苏酸(3)、2α,3α,23-三羟基乌苏-12-烯-28-酸(4)、3β,24-二羟基乌苏-12-烯-28-酸(5)、3α-羟基乌苏-12-烯-28-酸(6)、豆甾烷-3,6-二酮(7)、7β-羟基谷甾醇(8)、豆甾醇(9)、β-胡萝卜苷(10)、棕榈酸(11).除化合物(3)和(10)外,其余均为首次从该植物中分离得到.     

罗汉松内生真菌Pestalotiopsis heterocornis的代谢产物研究

从罗汉松内生真菌Pestalotiopsis heterocornis的发酵培养液中分离得到10个代谢产物,应用质谱、核磁共振等现代波谱学方法鉴定为jesterone(1),hydroxy-jesterone(2),ambuic acid(3),6β-羟基-豆甾-4-烯-3-酮(4),(24S)-麦角甾-5-烯-3β,7α-二醇(5),7,22-二烯-3β,5α,7β-三羟基-麦角甾醇(6),麦角甾-7,22-二烯-3-酮(7),(4E,8E,2S,3R,2'R)-N-2'-羟基棕榈酰-9-甲基-4,8-sphingadienin(8),鲨肝醇(9),棕榈酸(10)。以上化合物均为首次从内生真菌P. heterocornis的代谢产物中分离得到,化合物4,6,7为首次从拟盘多毛孢属真菌代谢产物中分离得到。     

内生条纹拟盘多毛孢发酵液中细胞毒活性成分研究

从条纹拟盘多毛孢Pestalotopsis virgatula发酵液中分离得到8个化合物,其结构分别被鉴定为：2-(1-甲氧基-1-H-吲哚-3-基)乙醇 (1),2-(1-甲氧基-1-H-吲哚-3-基)乙酸 (2),3β-羟基-5α,8α-过氧化麦角甾-6,22-二烯 (3),麦角甾-4,6,8(14),22-四烯-3-酮 (4),对羟基苯乙醇 (5),邻苯二甲酸二异丁酯 (6),(E)-3-(4-羟基-3-甲氧苯基)败脂酸 (7) 和丁二酸 (8),化合物1–8均为首次从该菌种中分离得到。利用MTT法测试了化合物1 和2对5种人体肿瘤细胞的细胞毒活性,结果显示化合物1和2对5株肿瘤细胞株均具有一定选择性抑制活性。     

漏斗大孔菌的化学成分研究

采用硅胶、RP-18、Sephadex LH-20等多种材料进行分离纯化,通过理化方法和波谱分析进行结构鉴定,从漏斗大孔菌发酵液的乙酸乙酯萃取部分中分离并鉴定了8个化合物,分别为:5-(hydroxymethyl)-1,1,4a-trim-ethyl-6-methylenedecahydronaphthalen-2-ol(1)、albicanol(2)、D-阿洛醇(3)、对羟基苯甲醛(4)、胡萝卜苷(5)、trili-nolein(6)、3β,5α,9α-三羟基-麦角甾-7,22-二烯-6-酮(7)和麦角甾-7,22-二烯-3-酮(8)。所有化合物均为首次从该真菌中分离得到。     

瑞香狼毒化学成分研究

从瑞香狼毒95%乙醇提取物中分离得到了17个化合物,根据理化性质和波谱数据鉴定为4’-甲氧基-7-羟基黄酮(1),山奈酚(2),5,4’-二羟基-7-甲氧基二氢黄酮(3),4’,5,7-三羟基黄烷酮(4),3,5,7-三羟基黄烷酮(5),山奈酚-7-O-β-D-葡萄糖苷(6),α-香树酯醇(7),(24R)-5α-豆甾-7,22(E)-二烯-3α-醇(8),狼毒色原酮(9),伞形花内酯(10),东莨菪素(11),异东莨菪素(12),狼毒素(13),瑞香内酯(14),异茴芹香豆素(15),β-谷甾醇(16),瑞香素乙(17)和β-胡萝卜甙(18)。其中化合物1-8为首次从该植物中分离得到。     

云南产玉米须的化学成分研究

从玉米须60%乙醇提取液中分离得到了14个化合物,经波谱学方法分别鉴定为柯伊利素-7-O-β-D-葡萄糖苷(1)、柯伊利素-6-C-β-波伊文糖-7-O-β-葡萄糖苷(2)、柯伊利素-6-C-β-波伊文糖苷(3)、L-鼠李糖(4)、豆甾-4-烯-3β,6β-二醇(5)、7α-羟基谷甾醇(6)、7β-羟基谷甾醇(7)、胡萝卜苷棕榈酸酯(8)、大豆脑苷I(9)、7α-羟基谷甾醇-3-O-β-D-葡萄糖苷(10)、麦角甾-7,22-二烯-3β,5α,6β-三醇(11)、棕榈酸(12)、胡萝卜苷(13)和β-谷甾醇(14),其中化合物1、4和7～12为首次从玉米须中分离得到。     

总枝状毛霉对去氢表雄酮的生物转化研究

从土样中筛选到1株能转化甾体的菌株,经形态观察,鉴定为总枝状毛霉(Mucor racemosus)。利用该菌株对去氢表雄酮进行生物转化研究,转化产物分离后,通过红外、质谱和二维核磁波谱分析,确定了化学结构。研究结果表明转化产物是7α-羟基去氢表雄酮和7β-羟基去氢表雄酮。     

Penicillium raistrickii 15α羟基化左旋乙基甾烯双酮工艺研究

通过生物转化技术对甾体化合物左旋乙基甾烯双酮进行15α位羟基化,合成了重要的药物中间体15α-羟基左旋乙基甾烯双酮,对生物转化工艺进行了优化。重点对底物的助溶剂进行了筛选,同时对培养基成分,接种量,初始pH,通气量,投料浓度,投料时间,转化时间等转化条件进行了优化。结果表明:在摇瓶发酵中,Penicilliumraistrickii对甾体化合物左旋乙基甾烯双酮生物转化,产物15α-羟基左旋乙基甾烯双酮转化率达到60%,在发酵罐放大试验中,转化率达到50%以上。具有工业生产前景。     

海莲内生真菌Pestalotiopsis clavispora代谢产物研究

从海莲内生真菌Pestalotiopsis clavispora发酵液乙酸乙酯萃取物中分离得到9个化合物。根据波谱数据,化合物1－9结构分别鉴定为：3β,22β,24-三羟基齐墩果-12-烯,乌苏酸,3-羟基-4-甲氧基苯乙烯,邻苯二甲酸二异丁酯,3,4-二羟基苯乙醇,对羟基苯乙醇,3β-羟基-5α,8α-过氧化麦角甾-6,22-二烯,麦角甾-4,6,8(14),22-四烯-3-酮,胸苷。9个化合物均为首次从该内生真菌中分离得到。