甾体化合物的微生物转化幻灯片

甾体化合物的微生物转化宣讲人：吴慧斌

CompanyLogo甾体化合物的简介

微生物转化甾体化合物的类型

微生物转化的优点

发展与展望4123甾体化合物的微生物转化CompanyLogo1.甾体化合物简介甾体类化合物是广泛存在于自然界中的一类由27-30个碳原子组成的且在其17位碳上带有七个以上的碳原子侧链的天然化学成分。虽然每种化合物都表现出不同的生物活性，但分子结构中均含有环戊烷骈多氢菲的甾体母核CompanyLogo侧链碳原子数双键个数CompanyLogo早期传统生产现在动物的肾上腺提取以甾体皂甙类自然资源为原料化学合成微生物转化分支杆菌诺卡氏菌甾体化合物大部分是在医药上占有重要地位的激素类药物。如皮质酮、氢化可的松、睾酮、孕酮、雌二酮等。CompanyLogo2.1羟化反应来源于不同微生物的羟化酶能选择性的对甾体母核上的次甲基进行羟基化，微生物对甾体的重要羟化位置有9α、11α、16α、16β、17α。C-9α羟化：9α羟化是甾体药物合成的一个关键步骤，还为甾体药物合成提供了一个关键中间体。CompanyLogoC-11α羟化：11α羟化是微生物转化甾体的最重要反应，人体及动物体内的酶均不能将甾体11α羟化。黑根霉+#放线菌、棒状杆菌、诺卡氏菌CompanyLogoC-11β羟化：11β羟化是微生物转化甾体的另一个有价值的反应，利用新月弯孢霉能够将ReichsteinS化合物11β羟化生成氢化可的松。其它羟化反应：16α，17α，19α羟化也是甾体药物合成的重要反应。CompanyLogo2.2氧

化氧化反应主要是利用氧化酶催化羟基转化成酮基。

Bordetellasp．B4能够产胞外胆固醇氧化酶(山东大学)。微生物来源的氧化酶主要是胆固醇氧化酶。CompanyLogo2.3

环氧化反应环氧化经常发生在C-9，11、C-14，15与C-16，17位上。在甾体母核上引入环氧基团与甾体的羟基化有关。能进行11β-羟基化的新月弯孢霉或布氏小克银汉霉均可将17α，21-二羟基-4，9(11)-孕甾二烯-3，20-酮转化成9β，11β-环氧化合物。诺卡氏菌则可以在C-6，9位上引入环氧基团。CompanyLogo有研究表明醋酸可的松的l，2位上引入双键形成醋酸脱氢可的松，抗炎作用增加了4倍左右醋酸可的松在1,2位上脱氢形成醋酸脱氢可的松微生物对甾体脱氢经常发生在A环的C-1，2和C-4，5位之间2.4

脱氢反应CompanyLogo2.5

酯

化酯化反应是通过酯酶对甾醇不同区域进行选择性酯化，许多微生物都具有甾醇酯化的功能.绿色木霉Trichodermavirida的酯酶（Maeda2008）粘稠色杆菌Chromobacterium16viscosum的酯酶(Knothkanen2004)CompanyLogo2.6

选择性边链降解利用微生物进行甾体边链降解在工业上的重要性仅次于甾体微生物羟化。目前各类有生理活性的简体药物的母核都是通过将从动植物中提取的甾体化合物进行选择性边链降解而获得的。CompanyLogo尽管微生物能够将胆固醇和植物甾醇通过边链降解生成AD和ADD，但大微生物会继续将AD和ADD降解成水和二氧化碳。微生物开始降解甾体母核前，首先会先将C-9羟基化，之后会形成9α-OH-ADD，A环芳香化后会使C-9和C一10之间的单键断裂，从而使B环开环(Sonomoto，1983)。微生物对甾体母核的降解机理

CompanyLogo2.6.1

抑制甾核降解方法对甾醇结构进行改造加入酶抑制剂抑制对菌种进行诱变抑制甾核降解CompanyLogo2.6.2

提高甾体边链降解产率的方法在甾体边链微生物降解过程中所遇到的最主要的问题是甾醇底物在水溶液培养基中溶解度问题。

甾酮0.1mM1μM溶解度极低类固醇CompanyLogoSedlaczek

someoneHesselink提高产率超声粉碎、表面活性剂及有机溶剂

环糊精应用于分枝杆菌甾体边链降解采用聚丙二醇、

硅氧烷作为溶剂细胞膜合成的抑制剂改善分支杆菌β-谷甾醇的边链降解CompanyLogo优点一优点二优点三优点四减少合成步骤，缩短生产周期

立体选择性和区域选择性提高收率，减少副反应改善操作条件优点五非常专一、迅速地完成比较复杂和难以进行的有机化学反应3.微生物转化的优点CompanyLogo将微生物基因工程的新概念应用于甾体微生物转化发展经济有效的产物连续回收方式将环糊精等应用于培养基以提高产量细胞和酶的固定化以利于酶的重复经济利用Case1Case03Case02Case044.

发展与展望CompanyLogo参考文献[1]S.L.Abidi.Chromatographicanalysisofplantsterolsinfoodsandvegetableoils.JournalofChromatographyA[J].2001(935):173-201.[2]宋晓凯.天然药物化学[M].化学工业出版社,2004,201.[3]Dam，H．，1934．Theformationofcoprosterolintheintestine：Possibleroleofdihydrocholesterol，andamethodofdeterminingdihydrocholesterolinpresenceofcholesterol.BiochemJ,28,815-819．[4]ARIMAK,NAGASAWAM.BAEM,etal.MicrobialTransformationofSterolsⅠ：DecompositionofCholesterbyMicroorganisms[J].Agri.Biol.Chem.,1969,33:1636.[5]NAGASAWAM,WATANABEN,Hashibah.etal.MicrobialTransformationofsterolⅢSubstrateSpecificityforCleaviongSteroidSideChainsbyArthrobacterSinplex[J].Agri.Biol.Chem.Soc.1970,34,798[6]车成彬,刘景春,吴宝华.大豆甾醇侧链的生物降解,哈尔滨理工大学学报.2002(7):93~95.[7]陈騊声.近代工业微生物学(下册)[M].上海科学技术出版社,1982:532.[8]J.Manosroi,P.Sripalakit,A.Manosroi.BiotransformationofchlormadinoneacetatetodelmadinoneacetatebyfreeandimmobilizedArthrobactersimplexATCC6946andBacillussphaericusATCC13805.EnzymeandMicrobialTechnology[J].2003(33):320.CompanyLogo[9]张丽青.微生物转化在箔体药物合成中的应用.医药工业1985,16(1):37-41.[10]Vezina，C．，Sehgal，S．N．，Singh，K．Transformationofsteroidsbysporesofmicroorganisms．I．HydroxylationofprogesteronebyconidiaofAspergillusochraceus．ApplMicrobiol,1963,11,50-57．[11]Capek，A．，Hanc，O．，Microbialtransformationofsteroids．XVII．TransformationofprogesteronebyvariousspeciesandstrainsofPenicillium．FoliaMicrobiol(Praha)，1962(7)，121-125．[12]HollandHL.Themechanismofthemicrobialhydroxylationofsteroids.ChemicalsocietyReview[J]1982,2:371-395.[13]Donova，M．V，Gulevskaya，S．A．，Dovbnya，D．V，Puntus，I．E，2005．Mycobacteriumsp．Mutantstrainproducing9alpha--hydroxyandrostenedionefromsitosterol．ApplMicrobiolBiotechnol，2005(67):67l-678.[14]Yong-ung，K．，Jaehong，H．，SangSup，L．，Kuniyoshi，S．，Yuji，T．，Ryuichiro，K．，Steroid9α-HydroxylationduringTestosteroneDegradationbyRestingRhodococcusequiCells．Arch．Pharm．Chem．LifeSci．，2007(340):209-214．[15]郭一平,郑璞．甾体微生物C-llα羟化反应的研究进展．浙江工业大学学报.2004(32):437-441．CompanyLogo[16]林彦良.甾体化合物微生物转化的研究[D].山东大学,2009.[17]杨顺楷,易奎星,杨亚力等．甾体微生物转化C-llβ-羟基化的研究进展．生物加工过程．2006(4):7-15.[18]CatrouxG，Foumier,J．C．,Blachere，H．，1968．ImportanceofthecrystallineformofcortisoneacetatefortheC-1dehydrogenationbyArthrobactersimplex．CanJBiochem，1968(46):537-542．[19]MaedaA．,MizunoT.,BunyaM,etal，CharacterizationofnovelcholesterolesterasefromTrichodermasp．AS59withhighabilitytosynthesizesterylesters．JBiosciBioeng,2008(105):341--9．[20]Kontkanen，H．，Tenkanen，M．，Fagerstrom，R．，Reinikainen，T．，Characterisationofsterylesteraseactivitiesincommerciallipasepreparations．JournalofBiotechnol，2004(108)．51-59．[21]MalaviyaA,GomesJ.Androstenedioneproductionbybiotransformationofphytosterols.