生物轉(zhuǎn)化與甾體藥物

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1、生物轉(zhuǎn)化與甾體藥物陳代杰上海來益生物藥物研究開發(fā)中心ShanghaiHealth-CreationCentreforBiopharmaceuticalsR&D生物轉(zhuǎn)化與甾體類藥物制備----目前主要研究內(nèi)容1）應(yīng)用基因工程技術(shù)來構(gòu)建具有高度專一性和高轉(zhuǎn)化率的基因工程菌；2）增加底物在水相中的溶解性；3）改良固定化酶或固定化細(xì)胞的技術(shù)；4）開發(fā)連續(xù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)物回收的技術(shù)；5）在培養(yǎng)基中應(yīng)用像環(huán)糊精類物質(zhì)來提高底物轉(zhuǎn)化率。甾體類藥物生物轉(zhuǎn)化的種類----邊鏈的裂解反應(yīng)盡管有不少用于不飽和甾體邊鏈氧化的有

2、效的化學(xué)方法，但對飽和的脂肪族C-17邊鏈的氧化反應(yīng)的收率非常低，而用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)除去植物甾醇的邊鏈?zhǔn)且环N非常有效的方法。甾體類藥物生物轉(zhuǎn)化的種類----羥化反應(yīng)盡管在甾體的分子結(jié)構(gòu)中有許多可以被微生物進(jìn)行羥基化的基團(tuán)，但目前在工業(yè)規(guī)模大量用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行的羥基化反應(yīng)主要是11?-、11?-和16?-位點(diǎn)的羥基化反應(yīng)。其它一些可以在工業(yè)規(guī)模用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行羥基化反應(yīng)的位點(diǎn)包括有7?-、9?-和14?-。作為甾體藥物合成常用起始原料的天然甾醇的分子結(jié)構(gòu)I：脫氧膽酸；II：?？略砼浠籌I

3、I：薯蕷皂苷配基；IV：茄解定；V：麥角甾醇;VI：豆油甾醇；VII：谷甾醇；VIII：膽甾醇；甾醇結(jié)構(gòu)及碳原子編號順序?qū)︾揞惢衔锏奈⑸镛D(zhuǎn)化反應(yīng)類型氧化反應(yīng)（１）羥基化①所有甾體母核和角甲基位置均幾被羥化②能在邊鏈上若干位置上羥基化（２）醇基氧化①氧化飽和鏈上醇基至酮基②氧化丙烯基或高丙烯基至α、β-不飽和酮（３）環(huán)氧化作用（Epoxidation）（４）碳－碳鍵的裂開①氧的插入（Insertion）形成酯、醇、酮、內(nèi)酯和酸②逆醛醇縮合反應(yīng)（Retroaldolreactions）③碳鍵裂開產(chǎn)

4、生非官能團(tuán)化的產(chǎn)物（Unfunctionalizedproducts）（５）雙鍵的導(dǎo)入反應(yīng)①飽和3－酮和Δ4-3－酮甾體的1位脫氫②飽和3－酮和Δ’-3－酮甾體的4位脫氫③伴著Ａ環(huán)芳香化的１位脫氫④Δ1（10）5－3β－甾醇的芳香化⑤羥基、酯或過氧化合的消除（６）過氧化反應(yīng)①5，7-雙烯間形成5α、8α-表二氫化合物②氫過氧化（Hydroperoxidation）７）雜原子氧化①立體專一性氧化硫醚到亞砜②胺被氧化到酮還原反應(yīng)（１）還原酮到醇（２）還原醛到醇（３）還原某氫過氧化物到醇（４）還原烯醇到

5、伯醇（５）雙鍵飽和①還原Δ1，4-3-酮到Δ4-3-酮②還原Δ4-3-酮到飽和３-酮③還原Δ4，6-3-酮到Δ4-3-酮④還原Δ1，6-20-酮到飽和20-酮⑤厭氧性脫羥基異構(gòu)化（ｌ）Δ6-3-酮異構(gòu)化成Δ4-3-酮（２）Ｄ-高環(huán)化（D-Homoannulation）（３）反頻哪酮重排（Retropinacolicrearrangement）（４）醇差向（立體）異構(gòu)（５）５α-８α-表二氫化合物重排到橋氧醇結(jié)合（1）羥基乙?；ǎ玻┨擒栈ǎ常┓用研纬桑ǎ矗┌返囊阴；ǎ担╃摅w生物堿與碳酸相結(jié)合水

6、解（1）酯化①碳酸酯②內(nèi)酯③硫酸酯（２）醚開裂①烯醇醚開裂為酮②酚醚開裂為酚③苷開裂為醇引入雜原子：（1）氮：由21位醇基甾體形成21-乙酰胺甾體（２）鹵素：鹵過氫化酶催化導(dǎo)入微生物裂解膽甾醇邊鏈的反應(yīng)XV：甾醇C24-羧酸；XVI：甾醇C22-羧酸；XVII：雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)；XVIII：C19-甾醇；XXIII：雄甾-1,4-雙烯-3,17-二酮(ADD)；其余參見文章內(nèi)微生物裂解谷甾醇和菜油甾醇邊鏈的反應(yīng)甾醇邊鏈的選擇性裂解1)添加有關(guān)的酶抑制劑2)利用被修飾的底物進(jìn)行生

7、物轉(zhuǎn)化3)利用阻斷突變株用于定向生物轉(zhuǎn)化同時利用突變株、酶抑制劑和被修飾的底物進(jìn)行生物降解邊鏈所得到的產(chǎn)物部分邊鏈降解的甾醇產(chǎn)物一些可能從ADD和AD獲得的甾體藥物的結(jié)構(gòu)利用經(jīng)過修飾的底物進(jìn)行邊鏈的選擇性裂解底物產(chǎn)物微生物19-羥基甾醇雌酮restrictus諾卡氏菌ATCC1488719-norsterols雌酮諾卡氏菌ATCC191703-羥基-19-?1，3，5–甾醇雌酮草分支桿菌分支桿菌simplex節(jié)桿菌IAM166019-羥基-4-膽甾烷-3-酮雌酮草分支桿菌19-羥基-膽甾醇-3-β

8、-乙酸鹽雌酮草分支桿菌19-羥基-?4，7–甾醇3-羥基-19-nor-?1，3，5（10）–甾醇3-羥基-19-nor-?1，3，5（10），7（8）–甾醇馬烯雌酮馬萘雌酮雌酮分支桿菌6-β-19-oxidosten-eones3-β-乙酸基-5-α-氯（氟）-6-β-19-氧化-甾醇6-β-19-氧化-AD諾卡氏菌ATCC19170分支桿菌一些用于抑制環(huán)裂解的最為有效的抑制劑抑制劑名稱抑制機(jī)理2,2’-聯(lián)吡啶1,10-菲咯啉8-羥基-喹啉5-硝基-1,10-菲咯啉銅鐵靈雙硫腙二