收藏本站
《复旦大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

雄甾-4-烯-3,17-二酮的11α羟化及人参皂苷Rd微生物转化研究

叶丽  
【摘要】: 微生物转化反应具有专一性强、污染少和产率高的优点,羟化反应是甾体微生物转化反应中最重要的反应,微生物能在甾体母核的任何位置进行羟化反应,为甾体药物的合成提供关键中间体,而化学方法除了较易在C17引入羟基外,在其它位置都很难引入。雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)是制备孕激素、皮质激素、利尿剂、雄激素和避孕药等甾体药物的重要中间体,在其甾体母核引入11-羟基能增强甾体药物的抗炎活性。雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)的11α羟基衍生物是制备依普利酮(Eplerenone,商品名Inspra,第一个获准上市的选择性醛固酮受体阻断剂)的关键中间体。 本研究从不同来源的霉菌中筛选得到能在雄甾-4-烯-3,17-二酮上引入11α羟基的菌株Metarhizium anisopliae M28,并通过紫外诱变获得一株高转化活性的突变株Metarhizium anisopliae M28-203。本研究对突变株Metarhizium anisopliaeM28-203进行代谢调控研究,从营养代谢调控和转化条件控制两个方面着手,提高突变株转化效率。培养基正交试验结果表明该突变株培养基最佳配方为葡萄糖3%、玉米浆2%、蚕蛹粉0.5%、硫酸铵0.25%、磷酸氢二钾0.1%、硫酸镁0.05%、硫酸亚铁0.002%。转化条件控制试验表明,该突变株在28-32℃、pH6.0-6.5、菌龄48-60h、250 mL摇瓶装液为30ml和40ml、接种量5%和转化时间72h时能取得最佳转化效果。在底物投料量0.2%(w/v)时,采用4%(v/v)无水乙醇溶解底物或加入0.75 mg/mL Tween 80均有利于羟化反应,在以上优化条件下转化率分别达到62.5%和66.8%。 甾体的水不溶性造成投料浓度低(仅0.1%-0.2%,w/v),转化效率不高。由于有机溶剂和表面活性剂对菌体的毒性作用,采用无水乙醇和Tween80不能解决投料量的问题。β-环糊精(CD)是一种外部亲水内部疏水的笼形分子,能与疏水性分子形成包合物,增加其水溶性。本研究考察了β-环糊精(CD)对甾体底物在水中的溶解度及菌种羟化反应的影响,结果表明β-环糊精能显著提高底物AD在发酵培养基中的溶解度,增溶效果优于有机溶剂。在底物投料浓度0.2%(w/v)时,与4%无水乙醇投料方式相比,8 g/L CD能使AD转化率提高约10%,达到73.2%,并且使转化时间缩短至60h左右。说明CD的增溶作用能使底物迅速转移到菌体内部与酶接触,从而提高甾体微生物转化效率。在CD与AD的最佳摩尔比1:1的条件下,能使投料浓度提高至0.3%(w/v)。本研究采用ROESY对CD-AD包合物结构进行鉴定,结果表明甾体母核深入到环糊精笼形分子空腔内部,形成稳定的包合物。 本研究利用原生质体、无细胞抽提液和酶抑制剂等生物合成机制研究方法考察了Metarhizium anisopliae M28-203的羟化酶及羟化反应机理。原生质体的羟化反应实验表明,该菌的羟化酶属于胞内诱导酶,真菌细胞壁是甾体微生物转化的一个很重要的速率限制因子。原生质体的一氧化碳差示光谱显示在450nm处有最大吸收峰,结合无细胞抽提液的酶抑制试验表明Metarhizium anisopliaeM28-203的11α-羟化酶是一种细胞色素P450依赖的氧化还原酶系统,包括细胞色素P450和NADPH依赖的细胞色素C还原酶。不同亚细胞组分的羟化反应活性检测表明,该羟化酶的两个组成部分细胞色素P450和NADPH依赖的细胞色素C还原酶分别处于不同的亚细胞部位,前者位于微粒体上,后者位于去除微粒体的上清液中,分别起到结合底物和传递电子的作用。 本研究获得了雄甾-4-烯-3,17-二酮的11α-羟化高转化菌种Metarhizium anisopliae M28-203,为制备依普利酮及其他甾体药物的关键中间体11α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮提供了一个新的微生物转化方法。β-环糊精与雄甾-4-烯-3,17-二酮形成包合物的方法为解决困扰甾体工业化生产的主要问题——甾体的水不溶性提供了有益的参考。对Metarhizium anisopliae M28-203的11α羟化酶和羟化反应机理的探索,为进一步分离纯化和研究该微生物甾体羟化酶系奠定基础。 人参皂苷Rd是原人参二醇型稀有人参皂苷,具有多种药理活性,在野生人参中含量极低。本研究的前期工作是从野山参土样中分离筛选获得了高转化活性菌株Paecilomyces bainier sp.229能转化二醇型人参皂苷Rb1制备稀有人参皂苷compound K,并利用UV-LiCl联合诱变对亲代菌株进行改造,运用高浓度人参皂苷定向筛选的方法,得到一株能耐受高浓度底物,并且能专一性转化人参总皂苷中Rb1到人参皂苷Rd的突变株Paecilomyces bainier sp.229-7。前期研究在摇瓶发酵条件下对Paecilomyces bainier sp.229-7的发酵培养基和转化条件进行了优化。 本研究在前期研究的基础上,对突变株Paecilomyces bainier sp.229-7转化人参总皂苷为人参皂苷Rd的10L发酵罐制备进行研究,进一步证实突变株Paecilomyces bainier sp.229-7能专一性的将三七茎叶总皂苷中的Rb1转化为Rd,并且具有高的底物耐受性。10L发酵罐装液量为6L,投料浓度2%(w/v)时,通过控制溶氧、转速、pH和温度等,克分子转化率可以达到88.9%。 本研究首次采用大孔树脂对发酵液中的人参皂苷Rd进行分离纯化,通过大孔树脂HP20粗分、脱水及大孔树脂H41精制后,转化产物人参皂苷Rd纯度可以达到93%左右,回收率55%以上。利用大孔树脂从发酵液中分离纯化人参皂苷Rd方法的建立将有利于其工业化生产。 Paecilomyces bainier sp.229-7与已报道的其他具有专一性转化能力的菌种比较,具有底物耐受性好、投料浓度高和转化时间短的优点,且作用的底物为三七茎叶总皂苷而非纯化的人参皂苷Rb1,因此Paecilomyces bainier sp.229-7更具有工业化生产潜力。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R284

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄新苹;可钰;冯凯;李惠举;刘宏民;;女贞子石油醚提取物的化学成分研究[J];中国药学杂志;2011年13期
2 曹运记;李天磊;潘卫东;梁光义;;葎草化学成分研究[J];中草药;2011年09期
3 刘建萍;由宝昌;梁树乐;于桂香;;大叶胡颓子根和叶化学成分预试的对比研究[J];江苏农业科学;2011年04期
4 卢澄生;李兵;;瑶药扁担藤的化学成分预试验研究[J];广西中医学院学报;2011年02期
5 刘文娟;杨敏丽;林坤;;野西瓜苗化学成分的初步研究[J];中华中医药学刊;2011年08期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 单宇;冯煦;董云发;;从小麦麦麸中提取甾体的研究[A];全国第六届天然药物资源学术研讨会论文集[C];2004年
2 王宇;李占林;白皎;刘涛;田黎;华会明;;海洋来源真菌Aspergillus aculeatus的一个新甾体类代谢产物[A];中国化学会第八届天然有机化学学术研讨会论文集[C];2010年
3 吴长生;刘娜;王莉宁;林兆民;娄红祥;;真菌桑黄中的两个新甾体[A];中国化学会第八届天然有机化学学术研讨会论文集[C];2010年
4 陈刚;郭丽娜;裴月湖;;昆明杯冠藤中C-21甾体类成分及其抗癌活性的研究[A];中国化学会第八届天然有机化学学术研讨会论文集[C];2010年
5 尹灿斌;贾鑫;;弹载线性阵列合成孔径雷达RD成像算法[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
6 邢旺兴;谷娜;郑筱祥;;通光藤的细胞毒活性和化学成分研究[A];浙江省生理科学会2006年学术年会论文汇编[C];2006年
7 叶丽;周珮;;微生物甾体羟化酶及羟化反应机理研究[A];2007年全国生化与生物技术药物学术年会论文集[C];2007年
8 魏娉芝;刘珍伶;田瑄;;白透骨消化学成份研究[A];中国化学会第十三届有机分析与生物分析学术会议论文集[C];2005年
9 陈静;杨万麟;;机载双基地SAR的R-D成像算法[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年
10 姜波;徐广和;;甾体抗炎药—激素在临床应用中的误解[A];中华中医药学会风湿病分会2010年学术会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 电脑商报记者 凡妮 李波 祁萌 张戈 谢涛;RD重塑高价值[N];电脑商报;2009年
2 ;RD重塑高价值[N];电脑商报;2009年
3 唐尧;Lu和Rd.之争[N];语言文字周报;2010年
4 药文;仙居制药依靠创新实现快速发展[N];中国医药报;2001年
5 本报记者 洪和胜;仙琚制药:“销售通道”直达市场终端[N];台州日报;2008年
6 海军总医院药剂科主任药师 孙忠实;止痛药要谨慎合理使用[N];中国中医药报;2008年
7 魏开敏;子宫肌瘤保守治疗可用米非司酮[N];大众卫生报;2009年
8 记者 刘媛媛 吴姗;市级以上龙头农企达40家[N];黄石日报;2010年
9 记者 杨念明 通讯员 徐林 高品文;我省9家企业项目上榜[N];湖北日报;2010年
10 记者 王艳华;我市年产1000吨雄烯二酮项目列入国家战略性新兴产业项目[N];菏泽日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 叶丽;雄甾-4-烯-3,17-二酮的11α羟化及人参皂苷Rd微生物转化研究[D];复旦大学;2010年
2 叶瑞东;人参皂苷Rd治疗急性缺血性脑卒中的临床前研究[D];第四军医大学;2012年
3 刘娟芳;人参皂甙Rd对实验性阿尔茨海默病的保护作用及机制研究[D];第四军医大学;2011年
4 梁涌涛;甾体的合成及肽化研究[D];吉林大学;2008年
5 张化冰;抗癌药物长春碱系列衍生物及新型甾体—氮芥类化合物的合成研究[D];兰州大学;2009年
6 高鑫;蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMT)在RD细胞诱导分化中作用机制的研究[D];中国协和医科大学;2008年
7 张琳;傣药藤苦参及箭根薯化学成分的研究[D];中国协和医科大学;2005年
8 李玲;人参皂苷Rd对阿尔茨海默病模型的神经保护作用及机制探讨[D];第四军医大学;2012年
9 吴新安;短瓣金莲花、巴豆叶植物化学成分及药效学研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2005年
10 李纯;“Click Chemistry”在一些氨基酸、甾体和山楂酸衍生物合成中的应用[D];华东师范大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐小静;几种甾体类天然产物的结构修饰及其生物活性研究[D];西北农林科技大学;2011年
2 杨瑞典;RD公司国际市场营销策略研究[D];华南理工大学;2011年
3 李同臣;猪苓菌核化学成分及液体发酵法生产猪苓甾体成分的初步研究[D];西北农林科技大学;2010年
4 王志武;RD-平坦模的性质[D];曲阜师范大学;2012年
5 马丽;人参皂甙Rd对脊髓缺血再灌注损伤的保护作用研究[D];第四军医大学;2010年
6 马丽;人参皂甙Rd对脊髓缺血再灌注损伤的保护作用研究[D];第四军医大学;2010年
7 张云霞;人参皂甙Rd抑制大鼠脑缺血后炎性反应的机制研究[D];第四军医大学;2011年
8 方正;16R-溴代孕甾-3S,20S-二醇二乙酸酯的碎裂反应及其在甾体肌肉松弛剂中的合成研究[D];上海师范大学;2010年
9 张琛;人参皂甙Rd神经保护作用机制的研究[D];第四军医大学;2010年
10 张楠;5-氟尿嘧啶和顺铂缓释剂对横纹肌肉瘤RD细胞作用的研究[D];天津医科大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026