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分枝杆菌转化甾醇过程的中心代谢关键基因转录差异分析

2021-11-19熊亮斌孙吉刘显舟屈占国计雨情徐一新王风清

生物技术通报 2021年10期
关键词:途径

熊亮斌 孙吉 刘显舟 屈占国 计雨情 徐一新 王风清

(1. 上海健康医学院协同科研中心/药学院,上海 201318;2. 华东理工大学生物工程学院,上海 200237)

甾体药物是仅次于抗生素的第二大类药物,具有抗炎、抗过敏、抗病毒和神经保护[1]等众多突出功效。目前,市售甾体药物达400余种,销售额超1 000亿美元,约占全球医药总销售额的10%,我国是甾体原料药及制剂的主要供应国,产量占世界1/3以上[2]。利用分枝杆菌等微生物代谢转化低值的植物甾醇(油脂加工废料、造纸废料等的回收提取物)[3],获得甾体药物中间体的过程,是现行甾体药物生产工艺的基础步骤。通过对分枝杆菌内源甾醇代谢途径的阻断,可获得一系列具有重要价值的甾体药物中间体转化菌株,如C19甾体(雄甾-4-烯-3,17-二酮,AD;宝丹酮,BD;9α-羟基化-雄甾 -4-烯 -3,17-二酮,9-OHAD)[4-5]和 C22 甾体(22-羟基 -23,24-去甲胆甾 -1,4-二烯 -3-酮,4-HBC)[6]等。随后,结合化学及微生物转化,可获得包括肾上腺皮质激素、孕激素等几乎所有种类的临床用甾体药物[7]。

分枝杆菌可利用甾醇作为生长及生理代谢唯一的碳和能量来源[8-9]。通常,野生型分枝杆菌可完全降解甾醇,此过程无明显的中间代谢物积累[8-9]。当阻断甾醇代谢途径后,对甾醇底物的不完全降解,将导致9-OHAD等中间代谢物的大量积累。鉴于此类中间产物可能存在的细胞毒性,此时,转化菌株的呼吸、生长及生理代谢将发生一系列的适应性反应,以应对不利的细胞内外环境[10]。然而,聚焦于分枝杆菌转化甾醇过程的中心代谢途径相关研究尚有欠缺,有必要针对性探究此过程的内在调节机制。……

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