微生物转化去氢表雄酮生产甾体药物中间体的研究

摘要

去氢表雄酮(dehydroepiandrosterone,DHEA)是一种C19肾上腺甾类化合物,主要具有抗癌、延缓衰老及免疫调节等作用。DHEA可由来源丰富价格低廉的薯蓣皂苷元为原料经简单的化学合成法而得到,而且由去氢表雄酮作为中间体能合成许多有重要生理活性的甾体类药物,如7α-OH-DHEA的抗氧化活性及抗肿瘤作用均较显著,1α-OH-DHEA是用于合成活性维生素D3及其类似物的一个重要的药物中间体。
　　本文利用微生物转化的方法对去氢表雄酮进行羟基化结构修饰。通过平板透明圈初筛和TLC复筛,从实验室保藏的菌种中筛选到一株对去氢表雄酮(DHEA)转化能力较强的菌株,经形态学观察和16s rDNA分析鉴定,确定该菌为白色链霉菌。进一步通过20L发酵罐扩大培养富集转化产物,经硅胶柱层析、分子筛柱层析及高效液相制备柱等方法对转化产物进行分离纯化得到三种化合物,进一步利用核磁波谱分析、质谱及旋光性测定确定其化学结构,分别为7α-OH-DHEA,7β-OH-DHEA及1α-OH-DHEA。
　　随后对白色链霉菌转化DHEA过程中发酵培养基和转化条件进行了优化,通过单因素实验和正交实验确定了转化培养基中最优碳源、氮源及无机盐,分别为葡萄糖20g/L,酵母膏5g/L,硫酸铵8g/L,磷酸氢二钾0.75g/L。最优转化条件如下:最适培养温度为30℃,摇床转速为160r/min,培养基初始pH为7.0,菌株斜面培养5d后制备孢子悬液,孢子悬液最佳接种量即发酵液终浓度为1×106个/mL,接种后48h添加底物DHEA,底物添加方式为β-环糊精包埋,底物添加量为1mg/mL,转化时间为加入底物后继续转化培养48h。综合以上各优化条件,单位菌体的总产物转化率达到37.96％,比条件优化前提高了15.2％。
　　最后对白色链霉菌高效转化DHEA的机理进行了初步研究,利用CO还原差示光谱法测定细胞内微粒体P450的含量,分析了菌体对甾体底物DHEA转化过程中P450酶的变化情况,研究了P450酶的几种诱导剂(苯甲酸、正己烷和邻苯二甲酸异辛酯)对胞内P450酶的影响,确定诱导剂正己烷浓度为10mM时P450含量增加最为显著。从甾体化合物转化机理出发,同样是期望改善转化过程中的一些条件,最终得到较高的目的产物转化率并适用于工业化生产。

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第1章绪 论

1.1 甾体化合物简介

1.2 甾体化合物的生物转化

1.3 去氢表雄酮简介及其生物法修饰

1.4 细胞色素P450酶简介

1.5 课题的研究意义及总体方案

第2章 DHEA生物转化新菌种的筛选及鉴定

2.1 引言

2.2 实验材料

2.3 实验方法

2.4 实验结果

2.5 本章小结

第3章 白色链霉菌的20L罐发酵及其转化产物的分离鉴定

3.1 引言

3.2 实验材料

3.3 实验方法

3.4 实验结果

3.5 本章小结

第4章 白色链霉菌对DHEA生物转化的条件优化

4.1 引言

4.2 实验材料

4.3 实验方法

4.4 实验结果

4.5 本章小结

第5章 白色链霉菌对DHEA高效转化机理的研究

5.1 引言

5.2 实验材料

5.3 实验方法

5.4 实验结果

5.5 本章小结

全文总结与展望

参考文献

致谢

在学期间主要科研成果