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%。

微生物降解甾醇侧链转化雄甾-4-烯-3,17-二酮的研究进展

甾体激素类药物是临床上不可缺少的一类重要药物。雄甾-4-烯-3,17-二酮是甾体激素类药物不可替代的中间体,对机体起着非常重要的调节作用。可以说几乎所有甾体激素类药物都是以其作为起始原料进行生产的。近年来研究表明,通过微生物转化技术,将甾醇边链选择性切除,可得到甾体药物的这一关键中间体.综述了该项技术近期的研究进展,指出该领域工业化生产尚待解决的问题。

雄甾-4-烯-3,17-二酮11α羟化突变株Metarhizium anisopliae M28-203的代谢调控

目的从营养代谢调控和转化条件控制两个方面入手提高雄甾-4-烯-3,17-二酮（androst-4-ene-3,17-dione,AD）11α羟化突变株Metarhizium anisopliaeM28-203转化效率。方法通过正交试验确定发酵培养基配方,对影响转化的一系列因素如：pH、发酵时间、通气量、底物投料量及溶解性、细胞通透性进行控制,考察以上因素对羟化反应的影响,确定最佳转化条件。结果该突变株培养基最佳配方为葡萄糖30 g/L、玉米浆20 g/L、蚕蛹粉5 g/L、硫酸铵2.5 g/L、磷酸氢二钾1 g/L、硫酸镁0.5 g/L和硫酸亚铁0.02 g/L。在pH 6.0~6.5、菌龄48~60 h2、50 mL摇瓶装液量为30和40 mL、转化时间72 h时能取得最佳转化效果。在底物投料量为2 mg/mL时,采用4%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%。结论突变株Metarhizium anisopliaeM28-203能有效地在AD上引入11α羟基,为工业生产依普利酮及其他甾体药物提供关键中间体。

黑根霉RN-M246催化雄甾-4-烯-3,17-二酮的11α-羟基化反应

应用微生物转化法,以黑根霉RN-M246为实验菌种,雄甾-4-烯-3,17-二酮为底物,研究了雄甾-4-烯-3,17-二酮的11α-羟基化反应,得到的产品11α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮是治疗心脑血管疾病的新型药物的重要中间体。实验考察了投料时间等因素对转化生成11α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮的影响。结果表明,每500mL摇瓶中装入75mL发酵培养基,同时加入底物,接入4%的菌悬液,在28℃发酵72h,转化率可达47.8%,提高了约12%。

DMAP催化的17β-氰基-17α-羟基雄甾-4-烯-3-酮硅醚化反应研究

以4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,氯甲基二甲基氯硅烷(CDCS)为硅醚化试剂,Et3N为缚酸剂,5℃反应2 h,对17β-氰基-17α-羟基雄甾-4-烯-3-酮(I)的17α-OH进行硅醚化保护,生成17β-氰基-17α-羟基雄甾-4-烯-3-酮-17-氯甲基二甲基硅醚(II)。研究水分、p H、DMAP用量及投料顺序对化合物(I)硅醚化反应的影响。在最佳反应条件下,化合物收率98.70%,纯度99.07%。

雄甾-4-烯-3,17-二酮的浓硫酸乙酸酐分光光度测定

为建立一种雄甾-4-烯-3，17-二酮（4-AD）快速而简便的测定方法，用乙酸乙酯-浓硫酸（15︰1， v／v）溶液溶解4-AD标准品，配成标准溶液，并稀释为一定的浓度梯度后加乙酸酐反应15 min，测定吸光度，绘制标准曲线，进行稳定性试验、加样回收率试验和精密度试验，并通过分光光度法检测分支杆菌转化植物甾醇所得转化液中4-AD含量，与高效液相法进行了比较．结果表明：4-AD在0．08～0．48 mg／mL的范围内呈良好线性关系，相关系数R2＝0．9993，精密度RSD为0．672％，样品平均回收率为99．69％，分光光度法和高效液相方法检测结果差异不显著（p＞0．05）．故此法操作简单、快速，准确性高，重现性好．

微生物转化雄甾-4-烯-3,17-双酮的菌种筛选和转化条件的初步研究

雄甾-4-烯-3,17-双酮(简称4AD)是甾体药物的重要中间产物,其11α羟化产物可制成治疗心血管疾病的药物。通过对30株不同种属真菌转化4AD能力的筛选,获得球孢白僵菌(Beauveria bassiana)QY2A对4AD有高效C11α羟化能力,得到目标产物C11α-羟基雄甾-3,17-双酮(简称11α-OH-4AD)。另对该菌株的转化条件进行优化,结果表明:初始pH值6.0,温度28℃,转速180r/min,转化时间60h,助溶剂甲醇终浓度和底物浓度分别为2.5%和2.5g/L时,11α-OH-4AD的转化率为65%,比未优化的转化率提高了51.2%。

雄甾-4-烯-3,17-双酮转化菌株的筛选及转化产物的鉴定

目的甾体化合物雄甾-4-烯-3,17-双酮(andros-t 4-ene-3,17-dione,4AD)是制造甾体激素类药物的关键药物中间体之一,开展4AD的微生物转化,以探索具有新活性的4AD衍生物的合成。方法本研究通过摇瓶培养转化,TLC分析,筛选能够对4AD进行有效转化的菌株,利用硅胶柱层析对转化产物进行分离纯化,通过TOF-MS、IR、1 HNMR、13 C NMR光谱数据分析,同时与相关文献报道结合,确定转化产物的结构。结果本研究筛选到了一株能够对4AD进行有效转化的菌株,初步确定其为茄病镰孢菌(Fusarium solani),得到2种转化产物:具有较大生物活性潜力的17-hydroxy-pregen-1,4-dien-3-one和重要的药物中间体雄二烯二酮(ADD)。结论本研究筛选得到的茄病镰孢菌能够对4AD进行有效转化,对于利用微生物转化的方法生产17位羟基化甾体物质和ADD具有较大的应用潜力。

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。

雄甾-4-烯-3,17-二酮(4-AD)转化菌种的筛选及鉴定

从土壤中筛选能将植物甾醇转化为雄甾-4-烯-3,17-二酮(4-AD)的菌种。采用富集培养基富集能降解植物甾醇的菌种、采用摇瓶进行发酵、采用薄层层析的方法对发酵产物进行检测、采用高效液相方法测定发酵液中4-AD的含量、采用PCR方法扩增菌种的16S rDNA序列。筛选出了一株转化能力最强的菌株,命名为:3-12。将这株菌的16S rDNA序列与GeneBank中收载的序列进行比对,3-12号菌株为分支杆菌。

耻垢分枝杆菌中3-甾酮-Δ1-脱氢酶对植物甾醇转化积累9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮的影响

9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮(9α-OH-AD)是一种重要的甾体药物中间体,分枝杆菌转化植物甾醇的过程中,9α-OH-AD的分解是导致其产率降低的一个关键因素,之前的研究已表明,3-甾酮-Δ1-脱氢酶(3-ketosteroid-Δ1-dehydrogenase,KstD)在9α-OH-AD的分解过程中起着重要的作用.耻垢分枝杆菌mc^2155(Mycobacterium smegmatismc^2155)菌株基因组中存在6个编码3-甾酮-Δ1-脱氢酶基因,通过对这6个脱氢酶基因分别进行外源表达和活性测定,发现只有KstD1、KstD2和KstD3具有脱氢活力;使用CRISPR-Cas12a辅助重组技术成功构建了失活kstD1、kstD2和kstD3的菌株,结果显示单独失活基因kstD1能够产生9α-OH-AD,但随着转化时间的延长,9α-OH-AD会降解,无法积累,同时失活kstD1、kstD2和kstD3的菌株以5 g/L植物甾醇为底物时,转化14 d内9α-OH-AD能够稳定存在,产物浓度达到2.86 g/L.可见,耻垢分枝杆菌mc^2155中kstD1基因对9α-OH-AD积累起关键作用,随着转化的进行和产物的积累,kstD2和kstD3的作用逐渐显现,同时失活3个3-甾酮-Δ1-脱氢酶有效提高了菌种生产9α-OH-AD的稳定性和产率,本研究结果可为构建9α-OH-AD生产菌种及产业化应用奠定基础.(图6表5参30)

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。

分枝杆菌降解β-谷甾醇制备雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮

目的 以 β 谷甾醇为原料制备雄甾 1,4 二烯 3,17 二酮 (ADD)。 方法 利用Mycobacterium phlei932 0 1为出发菌株对 β 谷甾醇进行选择性边链降解制备ADD。对发酵条件如培养基组成、pH和投料时间及转化条件如投料浓度、投料方法和 9α 羟化酶抑制剂等进行摸索以提高ADD产量。结果 当投料浓度为 0 .2 %时 ,转化率达 5 0 %。结论 在 9α 羟化酶抑制剂 2 ,2’ 联吡啶存在时 ,Mycobacterium phlei 932 0 1能有效地将 β 谷甾醇降解为雄甾 1,4 二烯 3,17

利用双水相系统转化雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮的研究

利用混合植物甾醇 (45 % β 谷甾醇 ,30 %豆甾醇 ,2 5 %菜油甾醇 )作为底物筛选适合菌株Mycobacteri umHCCB0 0 6转化生成雄甾 1,4 二烯 3,17 二酮 (ADD)的双水相系统 ,并用表面活性剂对系统进行进一步的优化。经初步研究得到的最佳转化系统为 16 %PEG 2 0 0 0 0 4 %Dextran 2 0 0 0 0 8%OP ,从而使得在底物加量为 1%时ADD的产量达到 2 .85 8g L。

3β-羟基雄甾-4-烯-6,17-二酮合成的一种新方法

以去氢表雄酮(1)为原料,经过氯铬酸吡啶(PCC)氧化得到雄甾-4-烯-3,6,17-三酮(2),然后在Co2+存在下用NaBH4还原,得到芳香酶的强效抑制剂3β-羟基雄甾-4-烯-6,17-二酮(3)。与文献合成方法相比,反应步骤缩短,反应产率提高。化合物3的结构经NMR和IR测试技术进行了表征,与文献结果一致。

11α,17-二羟基-及11β,17-二羟基-雄甾-1,4-二烯-3-酮-17-腈羟基保护的研究

11α ,17 二羟基 及 11β ,17 二羟基 雄甾 1,4 二烯 3 酮 17 腈以乙烯基正丁醚进行保护 ,得到双羟基和 11 及17 单羟基保护产物 ,对因保护基引入手性碳而产生的双羟基保护产物的立体异构体进行了分离纯化和波谱鉴定 ;

降解植物甾醇产雄甾1,4-二烯-3,17-二酮工程菌株的构建及转化培养基优化

雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮(ADD)作为甾体激素药物不可替代的中间体,是多种激素类药物的原材料。在分枝杆菌(Mycobacterium sp.ZFZ)体内过表达3-甾酮-Δ1脱氢酶(Kst D),获得一株ADD生产菌,随后研究了不同培养基组成对该菌株生产ADD的影响。在单因素的基础上,以ADD产量为衡量指标,采用响应面法优化了转化培养基的组成,并建立各影响因素变化的二次回归方程。结果表明,最适宜的转化培养条件为玉米浆23 g/L、葡萄糖9 g/L、硝酸钠2.8 g/L、磷酸氢二钾2 g/L。此条件下底物甾醇浓度为10 g/L时,ADD的产量可达(4.12±0.18)g/L,ADD产量比出发菌株提高了近18倍。

β-谷甾醇侧链的降解:Δ~4-雄甾烯-3,17-二酮的生成

用牝牛分枝杆菌(Mycobacterium vaccae 209-20)切断β-谷甾醇(Ib)的侧链,获得△~4-雄甾烯-3,17-二酮(Ⅱ)和少量的△^(1.4)-雄甾烯-3,17-二酮(Ⅲ)。产物Ⅱ的收率为32％。

3β-羟基雄甾-4-烯-6,17-二酮的合成

去氢表雄酮醋酸酯经过氧甲酸环氧化、高碘酸开环、IBX氧化、脱水和碱性水解等5步反应,以55%的总收率合成得到了非雄性激素芳香化酶抑制剂3β-羟基雄甾-4-烯-6,17-二酮。在环氧化反应中,利用价廉、易制备的过氧甲酸以几乎定量的收率得到了环氧化合物。使用IBX氧化邻二醇,以98.5%的收率得到氧化产物,避免了使用处理困难并且污染环境的铬试剂。

Mycobacterium sp.高效转化植物甾醇为雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮的诱变选育

采用紫外线、亚硝基胍复合诱变雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)和雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮(ADD)的转化产生菌Mycobacterium sp.,结合平板筛选,获得一株遗传性状稳定单产ADD的突变菌株Mycobacterium sp.-11,其ADD质量浓度达到1246 mg/L,比原始菌株(484 mg/L)提高了150%,经初步优化后发酵液中ADD最高达到1430 mg/L,发酵液中ADD质量占ADD、AD两产物质量总和的比例由70%提高到99.1%。