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微生物转化在天然产物研究中的应用
随着生物科学技术的不断发展,微生物转化逐渐应用于天然产物的研究中.本文简介了微生物转化反应的专一有效、反应条件温和、收率高等特点,对近5年来微生物转化在天然产物研究中的应用进行了综述,重点综述了微生物对蒽醌类、黄酮类、萜类、甾体类、生物碱类和苷类化合物的生物转化,并对其发展前景进行了展望.
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总状毛霉生物催化20(R)-人参三醇及其转化产物的抗肿瘤活性
利用总状毛霉(Mucor racemosus) AS 3.20催化三萜化合物20(R)-人参三醇,结果在转化产物中分离鉴定出6个羰基化和羟基化的转化产物.经结构解析,分别鉴定为3,6,23-三羰基-20(R)-人参三醇(1),3,6-二羰基-1 5β-羟基-20 (R)-人参三醇(2),3,6-二羰基-15β-羟基-20 (S)-人参三醇(3),3,6-二羰基-5α,15α-二羟基-20(R)-人参三醇(4),3,6-二羰基-15α-羟基-20(R)-人参三醇(5),3,6-二羰基-16β-羟基-20(R)-人参三醇(6),其中化合物3和4为新化合物.初步的体外活性测试结果表明,转化产物具有较好的肿瘤细胞抑制活性,转化产物1、3、4、5的抗肿瘤活性强于底物20(R)-人参三醇.
关键词： 总状毛霉 20(R)-人参三醇 微生物转化 抗肿瘤活性 -
赭曲霉生物催化17α-羟基黄体酮11α-羟基化的工艺优化
利用赭曲霉(Aspergillus ochraceus)MF010催化甾体化合物17α-羟基黄体酮(1)的11α-羟基化反应,制备11α,17α-二羟基黄体酮(2),优化其生物转化工艺条件.运用Plackett-Burman法筛选影响11α-羟基化反应的因素,结果显示碳氮比和温度的影响显著.通过中心组合实验设计进一步优化这2个因素,得到佳工艺条件:碳氮比2∶1,温度27.7℃.在此条件下,当1投料量为2％时,其摩尔转化率为86.1％.为提升转化率,向发酵培养基中添加助溶剂,并比较了不同助溶剂对1摩尔转化率的影响.结果表明,在发酵培养基中添加1％二甲基甲酰胺(DMF),1的摩尔转化率可提升至93.3％,较未添加时提高了8.4％.
关键词： 赭曲霉 17α-羟基黄体酮 11α 17α-二羟基黄体酮 微生物转化 -
Echinocandin B微生物转化工艺优化
犹他游动放线菌产生的酰基水解酶可以将echinocandin B (ECB)水解脱去酰基侧链得到ECB母核,用于化学合成抗真菌药阿尼芬净.本研究考察并优化了犹他游动放线菌产酶的发酵培养基组分和ECB转化反应体系的有机溶剂、底物浓度,建立了ECB的微生物转化工艺.结果表明,在含麦芽糖30g/L和麦芽浸粉20g/L的发酵培养基中,犹他游动放线菌发酵培养72 h后,加入终浓度为2.55g/L的ECB和7.5％甲醇,转化18h,ECB的转化率为97.8％.进一步在5L发酵罐中进行发酵培养和微生物转化,结果表明该微生物转化工艺可用于制备ECB母核.
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Cnidilin的微生物转化及其代谢产物的结构鉴定
采用微生物转化法进行cnidilin(8-甲氧基异欧前胡内酯)的体外代谢研究.选取20种真菌对cnidilin进行体外转化,采用HPLC-PDA检测,显示了4个代谢物,将其中的两个放大制备,经<'1>H NMR和ESI-MS推断分子结构,这两个代谢产物为3<'11>-甲氧基-8-甲氧基异欧前胡内酯和5<'11>-羟基-8-甲氧基异欧前胡内酯.
关键词： cnidilin 8-甲氧基异欧前胡内酯 微生物转化 体外代谢 结构解析 -
达托霉素前体脱酰酶产生菌的筛选
筛选得到一株对达托霉素前体具有脱酰基转化作用的游动放线菌(Actinoplanes sp.HCCB10085),经试验得到其产生脱酰基酶的佳培养条件为pH 7.0、28℃培养60～90h:菌体对达托霉素前体的佳转化条件为pH 7.0、35℃.
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非索非那定的微生物转化制备
研究了以普拉特链霉菌SIPI-76微生物转化特非那定为非索非那定的条件.考察碳源、氮源等培养基成分,底物的加入浓度、时间,生长细胞培养时的pH、温度、溶氧等参数对转化的影响.表明在优化条件下转化率达到90%.
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发酵法生产木糖醇的分离纯化工艺
研究了由微生物转化法生产木糖醇的分离纯化工艺.当含有0.20%木糖转化液与2.0 mol/L NaOH溶液混合体积比为1∶29,回流约2 h,残留在转化液中的木糖就降解为相应的酸和盐类,经阴、阳离子交换树脂除去,浓缩结晶得到木糖醇晶体.木糖醇总收率为25.8%,晶体纯度达98.61%.
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植物内生菌在药物研究中的应用
内生菌是指一类在其部分或全部生活史中存活于健康植物组织内部,而不使宿主植物表现出明显感染症状的微生物.几乎每种植物都有内生菌并且能够产生具有生物活性的天然代谢产物.本文综述了近几年来发现的具有不同生物功能的内生菌代谢产物及具有很大潜力的内生菌微生物转化作用.
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Streptomyces griseus ATCC 13273对去氢骆驼蓬碱的转化研究
利用微生物转化的方法,选取灰色链霉菌(Streptomyces griseus ATCC 13273)为转化菌株,对去氢骆驼蓬碱的转化进行研究.该菌株可以将去氢骆驼蓬碱转化为两种转化产物(记为H1和H2),通过MS、1 H-NMR和13C-NMR分析,转化产物分别鉴定为哈尔酚和N-羟基去氢骆驼蓬碱.并对转化条件进行初步优化,优化后的转化条件为:初始pH 8.0,两步活化法以4％的接种量转接,48 h后加入底物(以N,N-二甲基甲酰胺溶解),发酵液中去氢骆驼蓬碱终浓度为0.25 mmoL/L,发酵时间为5d.转化条件优化后H1和H2的产率分别达到8.70％和12.76％;该研究丰富了S.griseus ATCC 13273的作用底物范围,为哈尔酚和N-羟基去氢骆驼蓬碱的合成提供了一条新途径.
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雷斯青霉ATCC10490对补骨脂二氢黄酮甲醚转化的研究
研究了雷斯青霉(Penicillium raistrickii ATCC 10490对补骨脂二氢黄酮甲醚生物的微生物转化,通过硅胶柱分离等技术得到转化产物BC-PC-4的纯品.在细胞水平上分析了该转化产物的抗肿瘤活性,结果发现产物BC-PC-4对细胞MCF-7的抗肿瘤活性IC50值为9.31 μmol/L,较底物补骨脂二氢黄酮甲醚降低了7.04 μmol/L,且对正常细胞HUVEC有促进增殖的作用.
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离子交换法分离纯化酶反应液中5-氟尿苷的研究
为开发从酶反应液中分离纯化5-氟尿苷的方法,研究了利用阴离子交换树脂以及硅胶柱色谱实现转化产物分离纯化的工艺；实验采用HPLC为检测方法,以5-氟尿苷含量为考察指标,从吸附量,洗脱率,回收率的角度考察了各种条件的影响.终确定以D301树脂为吸附剂；佳吸附条件为动态吸附,温度25℃,pH 8；动态洗脱,洗脱剂5％ NaCl溶液,体积流量为3BV/h;再利用硅胶柱色谱,采用200～300目硅胶,以正己烷∶乙酸乙酯=12∶88作为洗脱剂,洗脱后结晶可得到5-氟尿苷纯品,色谱纯,终收率72.4％.
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新月弯孢霉KA-91对甘草次酸的转化研究
本论文研究了新月弯孢霉KA-91对甘草次酸的微生物转化.该菌株在28℃、180 r/min条件下振荡培养24 h,加入终浓度为0.04%的甘草次酸乙醇溶液.56 h后,停止转化.通过TCL、HPLC、MS、1H NMR和13C NMR分析,转化产物鉴定为7β羟基甘草次酸,转化率为41.1%;该研究丰富了新月弯孢霉作用底物范围,为78-羟基甘草次酸的合成提供了一条新途径.
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转化牛蒡子苷牛蒡内生菌的分离及L2菌株的鉴定
从牛蒡(Arctium lappa L)的根、茎、叶、总苞、种子中分离纯化了57株内生菌.以牛蒡子粉为底物,采用高效液相色谱法定量测定转化培养液中牛蒡子苷和牛蒡子苷元的含量,筛选得到6株转化牛蒡子苷的内生菌.其中L2的转化率高,可达76.9%.利用LC-MS方法对其转化产物牛蒡子苷元进行了验证.L2经过形态观察、生理生化特征分析及16SrDNA序列分析,鉴定为氧化微杆菌(Microbacterium oxydans).本试验结果为探索牛蒡内生菌转化牛蒡子苷成主要药效成分牛蒡子苷元技术提供了科学依据.
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利用嘧啶核苷磷酸化酶基因工程菌酶法合成5-氟尿苷的转化率影响因素的研究
研究酶法合成5-氟尿苷(5-FUR)的反应条件.利用嘧啶核苷磷酸化酶(Pyrimidine-nudeoside phosphorylase,PyPNase)基因工程菌大肠杆菌BL21(DE3)/pET28a+合成5-氟尿苷(5-FUR),考察不同反应条件对转化率的影响;尝试不同反应体系对转化率的影响.结果:(1)佳转化条件:菌体:0.5 WCG/L;UR:10 mmol/L;5-FU:45mmol/L;PBS:40 mmol/L;T:50℃;pH 7.4;t:60 min,转化率可达91.27%;(2)以Na2SO4溶液为溶剂,比以PBS溶液为溶剂的转化率略有提高.微生物酶法合成5-氟尿苷(5-FUR)的转化率较高,可考虑用于工业生产.
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产气肠杆菌EAM-Z1荚膜的去除对胞内pyNPase活力和菌体生长量的影响
研究产气肠杆菌(EAM-Z1)荚膜去除或变薄对于胞内嘧啶核苷磷酸化酶(PyNPase)活力的菌体生长量和影响.在培养基中增加碳源以去除荚膜或使荚膜变薄,研究其对菌体生长的影响,并通过转化合成5-氟尿苷的方法研究其对PyNPase活力的影响.结果:在培养基中增加4%的D-甘露糖,1%的甲醇,2%的甘油或2%的丙酮都能使产气肠杆菌的荚膜变薄;其中增加2%丙酮时,菌体量增加43.92%,在工业生产中有重要意义,转化率为57.5%,提高2.8%,PyNPase比活力提高4.8%,转化合成5-氟尿苷的佳反应时间为45min,缩短了1/4.
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短刺小克银汉霉菌对马兜铃酸A的代谢转化
选取短刺小克银汉霉菌(Cunninghamella blakesleana AS3.910)用微生物转化的方法对马兜铃酸A(Aristolochic acid)进行了代谢转化研究并比较了微生物转化产物和哺乳动物体内的代谢产物的异同.考察了影响微生物转化产物形成的各种因素,并对该转化体系进行了优化,采用高效液相色谱、质谱对代谢产物进行了检测和分析.多种因素条件会对微生物的转化产生影响,发酵液中主要的转化产物是马兜铃酸A的O去甲基化物,该产物和报道的哺乳动物在摄入马兜铃酸A后尿中发现的一种代谢产物结构相同.利用小克银汉霉菌的转化可以方便地制备马兜铃酸A在哺乳动物体内的某些代谢产物,它可以作为研究马兜铃酸A代谢物的一个体外模型进行探索.
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微生物转化DL-ATC生产L-半胱氨酸菌种筛选及产酶条件研究
以DL 2氨基△2噻唑啉-4-羧酸(DL-2-amino-△2-thiazoline-4-carboxylic acid,DL-ATC)作为分离平板中的唯一氮源,从土样中筛选可将DL-ATC生物转化为L-半胱氨酸的微生物菌株,得到5株转化菌株GJx5、GJx7、TJ4、TJ6和TJ7,其中GJx7菌株的转化能力较高.当DL-ATC浓度为1%时,经微生物转化2 h,反应液中L-半胱氨酸含量可达68.3μg/ml.该菌株传代性能稳定,连续传8代后相对转化活力为95.4%.以GJx7菌株为试验菌株的产酶条件试验表明,较适培养基初始pH值为7.0,摇瓶装量为250 ml锥形瓶装50 ml培养基,产酶较佳的碳源和氮源分别为麦芽糖和酵母膏.在较佳产酶条件下,当DL-ATC浓度为1%时,转化液中L-半胱氨酸含量可达320.2μg/ml,较优化前提高4.7倍.
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利用产气肠杆菌EAM-Z1转化合成5-氟尿苷的转化率影响因素的研究
利用产气肠杆菌EAM-Z1转化合成5氟尿苷,从筛选中间体稳定剂、底物流加、底物诱导、菌体冻融和石英砂研磨等方面研究转化率的影响因素,结果:(1)转化过程中加入40mmol/L的硼砂可以将转化率达到75.56%,提高30.28%;加入10mmol/L的甘氨酸可以使转化率达到61.92%,提高6.76%;(2)流加5-氟尿嘧啶可以将转化率提高到87.78%;(3)培养过程中加入尿苷诱导效果并不明显,尿苷浓度为0.001 g/L时效果佳,提高3.63%;(4)菌体冻融和石英砂研磨使转化率下降26%.
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桔青霉对头孢呋辛酯的代谢转化
利用微生物转化的方法,选取桔青霉(Penicillium citrinum)为转化菌株,对头孢呋辛酯转化产率等方面进行了研究.采用枯草芽孢杆菌[CMCC(B)63501]作为检测菌株检测转化产物,结果表明,桔青霉能产生稳定的具抗菌活性的转化产物,且重现性好,转化产物的平均产率71.9%.高效液相色谱检测证明转化产物为头孢呋辛.
