甾體類化合物生物轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展

甾體類化合物生物轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展

王鴻，周峰，吳祺豪，陳蘇

(浙江工業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院，浙江 杭州 310014)

摘要：甾體類化合物是一類廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)，具有多種生物活性的物質(zhì)，它的生物轉(zhuǎn)化指的是外源甾體類化合物在生物體內(nèi)經(jīng)多種酶催化的代謝轉(zhuǎn)化，通過(guò)生物轉(zhuǎn)化可以完成一些有機(jī)合成難以進(jìn)行的反應(yīng)，得到更具有新藥開發(fā)價(jià)值的物質(zhì).近5年來(lái)，甾體類化合物的生物轉(zhuǎn)化研究發(fā)展迅速，在查閱相關(guān)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，歸納了甾體類化合物生物轉(zhuǎn)化的不同類型，羥化反應(yīng)，氫化反應(yīng)，脫氫反應(yīng)，Baeyer-Villiger氧化反應(yīng)和溴化反應(yīng)，闡述了甾體類化合物生物轉(zhuǎn)化的相關(guān)實(shí)例和研究進(jìn)展，為進(jìn)一步研究甾體類化合物的結(jié)構(gòu)改造和修飾提供了參考.

關(guān)鍵詞：生物轉(zhuǎn)化；甾體；結(jié)構(gòu)修飾

收稿日期：2015-03-16

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30973681)；浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃(2015R403083)

作者簡(jiǎn)介：王鴻(1972—)，女，黑龍江齊齊哈爾人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樗帉W(xué)，E-mail: hongw@zjut.edu.cn.

中圖分類號(hào)：Q815

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-4303(2015)05-0556-06

Abstract:Steroids widely exist in animals and plants, with a variety of biological activities. Biotransformation of steroids achieve structural modifications of substrates with the functions of enzymes systems in organism and accomplish some reactions that organic synthesis can not achieve. Substances with drug development value are produced by biotransformation. The latest five-year show a rapid development in the academic research on biotransformation of steroids. This review mainly focuses on biotransformation of steroids in the past 5 years. On the basis of consulting a large number of foreign and domestic studies, biotransformation patterns are summarized to 5 types, hydroxylation, carbonylation, hydrogenation, dehydrogenation, Baeyer-Villiger oxidation and bromination. Relevant examples and research progress of biotransformation are elaborated, which plays an important role in structural modification of steroids and provids research basis for steroids biotransformation.

Keywords:biotransformation; steroids; structural modification

Recent advances in steroid biotransformation

WANG Hong, ZHOU Feng, WU Qihao, CHEN Su

(College of Pharmaceutical Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

甾體類化合物結(jié)構(gòu)多樣，種類眾多，并且其中很多化合物在生命活動(dòng)中扮演著至關(guān)重要的角色，例如：膽固醇、膽汁酸、性激素、維生素D、心臟苷配基、抗生素、和昆蟲蛻皮激素等等[1].甾體類化合物在醫(yī)藥領(lǐng)域中應(yīng)用也非常廣泛，主要用于抗炎、抗毒、抗過(guò)敏、抗休克等，能治療或緩解膠原性疾病和過(guò)敏性休克，也可用于治療阿狄森氏病等內(nèi)分泌疾病，還是治療乳腺癌和前列腺癌重要的輔助治療藥物[2].

隨著對(duì)甾體類化合物研究的深入，甾體化合物的衍生物逐漸被發(fā)掘.諸多研究表明：通過(guò)化學(xué)合成或者生物轉(zhuǎn)化的方法能夠?qū)︾摅w結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，而甾體結(jié)構(gòu)細(xì)小的變化，都能夠?qū)ζ渖锘钚援a(chǎn)生巨大的變化.相較于傳統(tǒng)化學(xué)合成的方法，生物轉(zhuǎn)化在特征官能團(tuán)的引入，以及化合物的結(jié)構(gòu)修飾，更為有效且更加環(huán)保[3].1952年Murray等[4]利用了黑根霉(Rhizopusnigricans)對(duì)孕酮進(jìn)行轉(zhuǎn)化，僅僅只用了一步，就在C11位上引入了羥基，從而使孕酮合成皮質(zhì)酮反應(yīng)減少至只需三步.這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了巨大轟動(dòng)，許多微生物學(xué)者、有機(jī)化學(xué)家和藥物學(xué)家們開始了大量的微生物轉(zhuǎn)化研究工作.

1羥化反應(yīng)

羥基化反應(yīng)(Hydroxylation)指的是在有機(jī)分子上引入羥基的反應(yīng)，甾體類化合物通過(guò)羥基化修飾后，一般會(huì)影響其藥理活性.常見的有機(jī)化學(xué)合成手段幾乎不能進(jìn)行這樣的直接羥化反應(yīng)，然而在生物轉(zhuǎn)化中，這種C-H鍵的羥化是一種非常常見并且重要的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng).雌烷、孕烷、雄烷等具有甾體母核的化合物的微生物轉(zhuǎn)化羥基化常出現(xiàn)在特定的位置，羥基化常是由根霉(Rhizopus)、曲霉(Aspergillus)、鏈霉(Streptomyces)等微生物實(shí)現(xiàn).甾體的羥基化衍生物是醫(yī)藥產(chǎn)品的一個(gè)重要組成部分，他們被廣泛應(yīng)用于癌癥、炎癥和HIV等多種疾病的治療中.因此，甾體類物質(zhì)的羥基化是生物轉(zhuǎn)化中一個(gè)最重要的部分.目前的研究主要側(cè)重于11α，11β以及16α的羥基化，這三種微生物羥化反應(yīng)對(duì)于甾體類化合物的工業(yè)化，存在巨大的經(jīng)濟(jì)效益[5].通過(guò)微生物對(duì)甾體母核不同位點(diǎn)的羥基化，對(duì)甾體進(jìn)行修飾，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)多樣的甾體衍生物，同時(shí)能夠改變甾體化合物的生物活性.

黃體酮也稱孕酮，是由卵巢黃體分泌的一種天然孕激素，是重要的藥物中間體.作為微生物轉(zhuǎn)化的首例，是甾體生物轉(zhuǎn)化中的典型例子，近期的諸多研究仍以其作為底物進(jìn)行微生物轉(zhuǎn)化.Kolet等[6]利用毛霉菌(Mucorhiemalis)轉(zhuǎn)化黃體酮獲得三種產(chǎn)物：14α-羥基黃體酮，6β,14α-二羥基黃體酮，7α,14α-二羥基黃體酮，轉(zhuǎn)化率高達(dá)94%，該研究通過(guò)對(duì)黃體酮的微生物轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生了多種具有工業(yè)開發(fā)潛力的羥基化黃體酮衍生物.同時(shí)，該菌株對(duì)于另一個(gè)甾體藥物睪酮，也能夠進(jìn)行羥基轉(zhuǎn)化.睪酮又稱睪丸素，能夠維持肌肉、骨質(zhì)強(qiáng)度，能夠影響人體系統(tǒng)和功能，通過(guò)轉(zhuǎn)化，共獲得4種羥基化產(chǎn)物：14α-羥基睪酮，7α,14α-二羥基睪酮，6β,14α-二羥基睪酮，14α-羥基-4-雄甾烯-3,17-二酮.在之前研究中，Kolet等[7]采用同屬的毛霉菌M881菌株，對(duì)黃體酮(I)進(jìn)行了生物轉(zhuǎn)化研究，通過(guò)對(duì)黃體酮的5 L規(guī)模放大轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，證明M881菌株在大規(guī)模生產(chǎn)中，能將黃體酮進(jìn)行6β，11α雙羥基化，產(chǎn)生轉(zhuǎn)化產(chǎn)物：11α-羥基黃體酮(II)，6β,11α-雙羥基黃體酮(III)，6β-羥基孕甾-4-烯-3,11,20-三酮(IV)，如轉(zhuǎn)化反應(yīng)式

對(duì)于黃體酮生物轉(zhuǎn)化的研究表明：微生物轉(zhuǎn)化是用于產(chǎn)生多種甾體類衍生物的一個(gè)重要途徑，在活性醫(yī)藥中間體發(fā)掘過(guò)程中具有重大意義，大量的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)也表明了微生物在甾體類化合物大規(guī)模轉(zhuǎn)化應(yīng)用中的可行性.和黃體酮生物轉(zhuǎn)化相似，目前對(duì)于甾體化合物生物轉(zhuǎn)化研究一方面通過(guò)對(duì)底物的修飾，獲得重要的藥物生產(chǎn)中間體或底物衍生物；另一方面通過(guò)結(jié)構(gòu)的改變，闡明甾體結(jié)構(gòu)和生物活性之間的關(guān)系.雙醋炔諾醇是一種半合成的甾體類藥物，作用同炔諾酮，臨床上作為一種口服避孕藥.它能抑制排卵過(guò)程，是一個(gè)強(qiáng)有力的孕酮，它結(jié)合雌激素對(duì)月經(jīng)產(chǎn)生了適當(dāng)?shù)闹芷谛缘目刂?甚至，在低劑量時(shí)能夠起到完整避孕作用.Zafar等[8]采用雅致小克銀漢霉菌(Cunninghamellaelegans)對(duì)雙醋炔諾醇(V)進(jìn)行了微生物轉(zhuǎn)化，獲得了三個(gè)新型羥基化產(chǎn)物17α-乙炔雌-4-烯-3β,17β-二乙酰氧基-6α-醇(VI)，17α-乙炔雌-4-烯-3β,17β-乙炔雌二乙酰氧基-6β-醇(VII)，17α-乙炔雌-4-烯-3β,17β-乙炔雌二乙酰氧基-10β-醇(VIII)，其轉(zhuǎn)化反應(yīng)式為

氫化可的松是一種人工合成的，也是天然存在的糖皮質(zhì)激素，具有明顯的抗炎作用、免疫抑制作用、抗休克、抗毒作用及一定的鹽皮質(zhì)激素活性，它常被作為抗炎和抗過(guò)敏藥物，Restaino等[9]采用玫瑰產(chǎn)色鏈霉菌(Streptomycesroseochromogenes)對(duì)氫化可的松進(jìn)行了C16位的α-羥基化，獲得生產(chǎn)抗炎藥物丙縮羥強(qiáng)龍的重要中間體16α-羥基氫化可的松.

在生物轉(zhuǎn)化甾體化合物的研究中，利用結(jié)構(gòu)修飾，獲得更多新型的化合物是研究的重點(diǎn)之一，諸多的甾體藥物或者藥物中間體經(jīng)過(guò)微生物羥基化修飾后，也都體現(xiàn)了一定程度的生物活性變化.醋酸美侖孕酮是一種用于促進(jìn)飼養(yǎng)場(chǎng)動(dòng)物生長(zhǎng)的飼料添加劑，它能夠提高飼料吸收效率，促進(jìn)肌肉快速增長(zhǎng).對(duì)于人體而言，它能夠促進(jìn)卵巢發(fā)育.以小鼠為實(shí)驗(yàn)樣本的研究中發(fā)現(xiàn)，它具有類似于氫化可的松的抗炎效果.Schiffer等[10]通過(guò)利用短刺小克銀漢霉(Cunninghamellablakesleeana)，將醋酸美侖孕酮轉(zhuǎn)化成為一種新型化合物：17α-乙酰氧基-11β-羥基-6-甲基-16-亞甲基孕甾-4,6-二烯-3,20-二酮，并進(jìn)行了T細(xì)胞抗炎實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該化合物具有潛在的抗炎活性，具有臨床應(yīng)用價(jià)值.

諾龍是一種常見的興奮劑，可用于治療營(yíng)養(yǎng)缺乏，消瘦或用于嚴(yán)重?zé)齻蛣?dòng)過(guò)手術(shù)的患者.Baydoun[11]等利用刺孢小克銀漢霉(Cunninghamellaechinulata)和短刺小克銀漢霉(C.blakesleeana)，以諾龍為底物進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，最終獲得了3個(gè)新型羥基化諾龍衍生物，10β,12β,17β-三羥基-19-去甲基-4-雄烯-3-酮，10β,16α,17β-三羥基-19-去甲基-4-雄烯-3-酮，6β,10β,17β-三羥基-19-去甲基-4-雄烯-3-酮，以及多種羥基化諾龍衍生物：10β,17β-二羥基-19-去甲基-4-雄烯-3-酮，6β,17β-二羥基-19-去甲基-4-雄烯-3-酮，10β-羥基-19-去甲基-4-雄烯-3,17-二酮和16β,17β-二羥基-19-去甲基-4-雄烯-3-酮.并且，8個(gè)羥基化衍生物被證實(shí)具有較好的抗什曼蟲活性，其中16β,17β-二羥基-19-去甲基-4-雄烯-3-酮活性最好，IC50值達(dá)到了(29.55±1.14) μM，具有非常高的工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值.

依西美坦是一種不可逆的芳香酶抑制劑，可用于治療乳腺癌.芳香酶可促進(jìn)乳腺癌的增殖，通過(guò)對(duì)芳香酶的抑制，降低雌激素水平，能夠減緩乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng).Baydoun等[12]采用真菌殼球孢菌(Macrophominaphaseolina)和真菌鐮刀霉(Fusariumlini)對(duì)依西美坦(IX)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，獲得三個(gè)新型化合物11α-羥基-6-甲基烯-雄烷-1,4-二烯-3,17-二酮(X)，16β,17β-二羥基-6-甲基烯-雄烷-1,4-二烯-3-酮(XI)，17β-羥基-6-甲基烯-雄烷-1,4-二烯-3,16-二酮(XII)和一個(gè)已知化合物17β-羥基-6-甲基烯-雄烷-1,4-二烯-3-酮(XIII)，如轉(zhuǎn)化反應(yīng)式

其中化合物X具有較好的癌細(xì)胞抑制能力.

2羰基化反應(yīng)

羰基化反應(yīng)(Carbonylation)又稱加氫甲?；磻?yīng)，是將羰基引入有機(jī)化合物分子的反應(yīng)，雖然其在生物轉(zhuǎn)化中也是非常常見的反應(yīng)，但是在甾體類化合物的生物轉(zhuǎn)化中卻較少出現(xiàn)，并且在甾體類物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中，羰基化反應(yīng)往往伴隨著羥基化反應(yīng).

甲基雄烯酮是一種抑制睪酮分泌的的合成代謝類固醇，它能夠通過(guò)刺激肌肉細(xì)胞活性，發(fā)揮促進(jìn)肌肉細(xì)胞生長(zhǎng)的作用.除了構(gòu)建肌肉塊作用外，甲基雄烯酮還可以增加身體的鈣水平幫助治療骨質(zhì)疏松癥.Baydoun等[13]采用絲狀真菌菜豆殼球孢(M.phaseolina)對(duì)甲基雄烯酮(XIV)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化生成5種轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，其中兩種為羰基化產(chǎn)物：17β-羥基-17α-甲基雄烷-1,4-二烯-3,6-二酮(XV)，17β-羥基-17α-甲基雄烷-1,4-二烯-3,11-二酮(XVI)，如轉(zhuǎn)化反應(yīng)式

并且通過(guò)抗β-半乳糖苷酶活性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，比起陽(yáng)性藥物的IC50=48.4 mM，化合物XV具有明顯的抗β-半乳糖苷酶活性，IC50=60.7 mM.

美睪酮是人工合成的一種雄性類固醇，臨床上主要用于治療雄性激素合成障礙[14]，以及男性性腺功能減退引起的精子減少性不育癥[15].Allouh等[16]首次利用殼球孢菌(M.phaseolina)對(duì)美睪酮進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生了一種新的代謝物，1α-甲基-17β-羥基-5α-雄甾-3,6-二酮.并且將這個(gè)化合物進(jìn)行了多種體外活性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，如抗癌、抑制α-葡萄糖苷酶、5-磷酸二酯酶和抗氧化實(shí)驗(yàn)，然而并沒(méi)有顯著的效果.

3氫化反應(yīng)

氫化反應(yīng)(Hydrogenation)屬于還原反應(yīng)的一種，是有機(jī)化合物與氫分子的反應(yīng)，在生物轉(zhuǎn)化研究中具有重要的價(jià)值.微生物轉(zhuǎn)化中，具有羰基，或者碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)的底物能夠在微生物的作用下，發(fā)生加氫反應(yīng).微生物加氫能使酮基還原成羥基：主要是在C-3，C17和C-20三個(gè)位點(diǎn)上的酮基被還原；同時(shí)，甾體結(jié)構(gòu)雙鍵的氫化則通常發(fā)生在A環(huán)上的C-1，C-2和C-4，C-5以及B環(huán)上的C-5，C-6雙鍵的還原.不同于通過(guò)生物轉(zhuǎn)化完成甾體羥基化修飾，生物轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)甾體結(jié)構(gòu)加氫的研究較少，但是作為結(jié)構(gòu)修飾的另一主要方式，加氫修飾同樣重要.

康復(fù)龍也稱羥甲烯龍，主要用于預(yù)防和對(duì)抗腎上腺皮質(zhì)激素長(zhǎng)期使用造成的腎上腺皮質(zhì)功能減退.研究表明，康復(fù)龍具有明顯的免疫調(diào)節(jié)和抗炎活性.Khan等[17]通過(guò)利用殼球孢菌(M.phaseolina)，黑曲霉(Aspergillusniger)，匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)和鐮刀霉(Fusariumlini)對(duì)康復(fù)龍(XVII)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生了兩種新型氫化化合物2α,17α-二羥基甲基-5α-雄甾-3β,17β-二酮(XVIII)和17α-甲基-5α-雄甾-2α,3β,17β-三酮(XIX)，兩種已知化合物 17β-羥基-2α-羥基甲基-17α-甲基-5α-雄甾-3-酮(XX)和2α-羥基甲基-17α-甲基-5α-雄甾-3β-17β-二酮(XXI)，如轉(zhuǎn)化反應(yīng)式

這4種化合物進(jìn)行了T細(xì)胞抑制率的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明了它們具有潛在的免疫抑制及抗炎作用.

潑尼松龍是藥物生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)重要的中間體，為了獲得更多的潑尼松龍衍生物，Zhang等[18]采用玫瑰產(chǎn)色鏈霉菌(Streptomycesroseochromogenes)對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化，最終獲得了一種氫化產(chǎn)物20β-羥基氫化波尼松.值得一提的是，潑尼松龍的轉(zhuǎn)化率高達(dá)95.1%，該微生物轉(zhuǎn)化方法可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中.Somayyeh等[19]首次采用腐皮鐮刀菌(Fusariumsolani)和赭曲霉(Aspergillusochraceus)對(duì)氫化可的松進(jìn)行了微生物轉(zhuǎn)化，結(jié)果表明，氫化可的松在C20位發(fā)生了加氫還原反應(yīng)，產(chǎn)生了化合物20β-羥基波尼松.

4脫氫反應(yīng)

脫氫反應(yīng)(Dehydrogenation)與氫化反應(yīng)相反，是減少有機(jī)物分子中的氫原子數(shù)目的過(guò)程，常見于化工過(guò)程，但在生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中也較常見.微生物對(duì)甾體脫氫反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生在A環(huán)的C-1，C-2和C-4，C-5位之間，少數(shù)脫氫也可發(fā)生在羥基上，同時(shí)甾體類藥物的脫氫有助于提高和改進(jìn)藥理活性，降低毒副作用[20].

劍麻皂素也稱替可吉寧，是合成甾體激素類藥物的基本原料，利用其下游產(chǎn)品單烯，可合成倍他米松等120多種激素類藥物，劍麻皂素對(duì)環(huán)境有一定的污染，人們常常通過(guò)氧化劍麻皂素生成孕烷-3β,16β,20-三醇來(lái)減小對(duì)環(huán)境的污染.Yang等[21]研究孕烷-3β,16β,20-三醇時(shí)發(fā)現(xiàn)，在采用小克銀漢霉菌(Cunninghamellaechinulata)對(duì)其進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中，出現(xiàn)了脫氫化和羥基化反應(yīng)，獲得了兩種新型脫氫產(chǎn)物：孕烷-3-氧-14α,16β,20-三醇，孕烷-3-氧-7β,16β,20-三醇.替勃龍，是一種用于激素合成的類固醇，可用于更年期婦女激素代替物.研究表明：替勃龍及其代謝物能特異性抑制硫酸酯酶，這種硫酸酯酶可以抑制乳房癌生長(zhǎng).Shah等[22]通過(guò)利用粉紅單端胞霉(Trichotheciumroseum)對(duì)替勃龍進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，結(jié)果發(fā)生了雙鍵變換反應(yīng)，產(chǎn)生了Δ4-替龍，后經(jīng)脫氫反應(yīng)，產(chǎn)生了脫氫反應(yīng)產(chǎn)物：Δ1,4-替龍.Costa等[23]對(duì)豬脫氧膽酸進(jìn)行了微生物降解途徑的探究，發(fā)現(xiàn)球菌屬(Rhodococcus)對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，含有脫氫反應(yīng).通過(guò)微生物轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了C-3位羥基的脫氫，產(chǎn)生了產(chǎn)物6α-羥基-3-氧-5β-膽-22-羧酸，實(shí)現(xiàn)了C-1，C-2的脫氫生成了6α-羥基-3-氧-1,4-烯-22-羧酸.

醋酸可的松是一類非常重要的甾體類藥物，臨床上常用于腎上腺皮質(zhì)功能減退癥，以及合成糖皮質(zhì)激素所需酶系缺陷所致的各型先天性腎上腺增生癥.Zhang等[24]利用簡(jiǎn)單節(jié)桿菌(Arthrobactersimplex)，運(yùn)用基因工程學(xué)手段，成功提升了節(jié)桿菌轉(zhuǎn)化醋酸可的松到強(qiáng)的松的轉(zhuǎn)化率，使轉(zhuǎn)化率提升了32.9%.Preeti等[25]采用諾卡式菌屬(Nocardia)對(duì)膽固醇(XXII)進(jìn)行生物降解，在降解過(guò)程中，膽固醇側(cè)鏈降解，生成4-雄烯-3,17-二酮(XXIII)，后經(jīng)脫氫作用，產(chǎn)生了最終降解產(chǎn)物1,4-雄二烯-3,17-二酮(XXIV)，其轉(zhuǎn)化反應(yīng)式為

5Baeyer-Villiger氧化反應(yīng)和溴化反應(yīng)

甾體類化合物經(jīng)過(guò)Baeyer-Villiger氧化，可在羰基旁邊插入氧原子，產(chǎn)生相應(yīng)的甾體類內(nèi)酯.甾體類內(nèi)酯被證明具有抗癌等多種生物活性，并且能夠抑制5α-還原酶，阻斷睪酮變成5α-二氫睪酮的路徑，以此能夠治療雄激素依賴性疾病.甾體類睪內(nèi)酯可抑制甾體芳香化酶，可用于治療乳腺癌[26].至于溴化反應(yīng)在甾體類物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化中較少出現(xiàn)，且主要應(yīng)用于降解有害物質(zhì).

Swizdor等[27]首次采用青霉屬菌(Penicilliumlanosocoeruleum)對(duì)多個(gè)C-19甾體進(jìn)行微生物轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，包括雄甾酮，表雄甾酮，雄甾二酮和脫氫表雄酮.結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)氧化產(chǎn)生了3α-羥基-17α-羧基-D-環(huán)-5α-雄甾-17-酮，3β-羥基-17α-羧基-D-環(huán)-5α-雄甾-17-酮，3α-羥基-17α-羧基-D-環(huán)-5α-雄甾-17-酮，17α-羧基-D-環(huán)-5α-雄甾-3,17-二酮和1,2-二氫睪內(nèi)酯.隨后，Swizdor等[28]對(duì)5α-飽和甾體的生物轉(zhuǎn)化研究中，報(bào)道了球孢白僵菌(Beauveriabassiana)對(duì)3α-二氫雄甾酮(XXV)的羥基化和氧化修飾.在研究中，他們首次采用球孢白僵菌(Beauveriabassiana)對(duì)3α-二氫雄甾酮進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，在進(jìn)行羥基化后，還發(fā)生了氧化反應(yīng)，生成了羥化氧化產(chǎn)物：3α,11α-二羥基-17α-羧基-D-環(huán)-5α-雄甾-17-酮(XXVI)，11α-羥基-17α-羧基-D-環(huán)-5α-雄甾-3,17-二酮(XXVII)，3β,11α-二羥基-17α-羧基-D-環(huán)-5α-雄甾-17-酮(XXVIII)，3α,7β-二羥基-17α-羧基-D-環(huán)-5α-雄甾-17-酮(XXIX)，其轉(zhuǎn)化反應(yīng)式為

Hanna等[29]采用淡水綠藻斜生柵列藻(Desmodesmussubspicatus)對(duì)17α-炔雌醇(XXX)進(jìn)行了生物轉(zhuǎn)化，超過(guò)68%的底物被綠藻所轉(zhuǎn)化，生成溴化產(chǎn)物2,4-二溴-17α-炔雌醇(XXXI)，其轉(zhuǎn)化反應(yīng)式為

6結(jié)論

甾體類物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化是通過(guò)微生物對(duì)甾體類的化合物進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)化，使之引入一些化學(xué)基團(tuán)或者是去除一些基團(tuán)，從而發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)層面的變化.如今，甾體類物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化方法，已廣泛應(yīng)用于甾體類藥物生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值.對(duì)于甾體類物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化衍生物，能為篩選更好生物活性的物質(zhì)提供重要的先導(dǎo)化合物.目前，甾體類物質(zhì)的的生物轉(zhuǎn)化研究已有將近70年的歷史，但是研究大多集中在甾體類物質(zhì)的羥基化上，對(duì)甾體類物質(zhì)的羰基化、氫化和氧化結(jié)構(gòu)修飾的研究較少.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和科研的不斷進(jìn)步，生物轉(zhuǎn)化的機(jī)理和轉(zhuǎn)化酶系將會(huì)更加透徹，生物轉(zhuǎn)化和化學(xué)合成組合使用的方法定將為更多物質(zhì)的全合成服務(wù)，這一技術(shù)必能為甾體類物質(zhì)的開發(fā)與利用發(fā)揮更加重要的作用.

參考文獻(xiàn)：

[1]BHATTI H N, KHERA R A. Biological transformations of steroidal compounds: a review[J]. Steroids,2012,77(12)：1267-1290.

[2]林彥良．甾體化合物微生物轉(zhuǎn)化的研究[D]．濟(jì)南：山東大學(xué),2006．

[3]王普,周麗敏,何軍邀,等．離子液體在生物催化反應(yīng)中的應(yīng)用進(jìn)展[J]．浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,36(6)：622-627．

[4]MURRAY H C, CORNERS H, PETERSON D H. Oxygenation of steroids by mucorales fungi：US,2602769[P].1952.

[5]郭一平,鄭璞．甾體微生物C11T-羥化反應(yīng)的研究進(jìn)展[J]．浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,32(4)：437-441．

[6]KOLET S P, SAIKAT H, SIDDIQUI N, et al. Mucor hiemalis mediated 14 alpha-hydroxylation on steroids: in vivo and in vitro investigations of 14 alpha-hydroxylase activity[J]. Steroids,2014,85:6-12.

[7]KOLET S P, SIDDIQUI N, SAIKAT H, et al. Biocatalyst mediated production of 6 beta, 11 alpha-dihydroxy derivatives of 4-ene-3-one steroids[J]. Steroids,2013,78(11):1152-1158.

[8]ZAFAR S, YOUSUF S, KAYANI H A, et al. Biotransformation of oral contraceptive ethynodiol diacetate with microbial and plant cell cultures[J]. Chemistry Central Journal,2012,6:109.

[9]RESTAINO O F, MARSEGLIA M D, CASTRO C, et al. Biotechnological transformation of hydrocortisone to 16 alpha-hydroxy hydrocortisone by Streptomyces roseochromogenes[J]. Applied Microbiology Biotechnology,2014,98(3):1291-1299.

[10]SCHIFFER B, DAXENBERGER A, MEYER K, et al. The fate of trenbolone acetate and melengestrol acetate after application as growth promoters in cattle:environmental studies[J]. Environmental Health Perspectives,2001,109:1145-1151.

[11]BAYDOUN E, BANO S, ATIA T W, et al. Fungal transformation and T-cell proliferation inhibitory activity of melengestrol acetate and its metabolite[J]. Steroids,2014,86:56-61.

[12]BAYDOUN E, KARAM M, ATIA T W, et al. Microbial transformation of nandrolone with Cunninghamella echinulata and Cunninghamella blakesleeana and evaluation of leishmaniacidal activity of transformed products[J]. Steroids,2014,88:95-100.

[13]BAYDOUN E, BIBI M, IQBAL M A, et al. Microbial transformation of anti-cancer steroid exemestane and cytotoxicity of its metabolites against cancer cell lines[J]. Chemistry Central Journal,2013,7:57.

[14]KHAN N T, ZAFAR S, NOREEN S, et al. Biotransformation of dianabol with the filamentous fungi and beta-glucuronidase inhibitory activity of resulting metabolites[J]. Steroids,2014,85:65-72.

[15]GIOVANNI C, GIULIA R, LINDA V, et al. Emerging medication for the treatment of male hypogonadism[J]. Expert Opinion on Emerging Drugs,2012,17:239-259.

[16]ALLOUH M Z, ALDIRAWI M H. Influence of mesterolone on satellite cell distribution and fiber morphology within maturing chicken pectoralis muscle[J]. Anatomical Record,2012,295:792-799.

[17]KHAN N T, BIBI M, YOUSUF S, et al. Synthesis of some potent immunomodulatory and anti-inflammatory metabolites by fungal transformation of anabolic steroid oxymetholone[J]. Chemistry Central Journal,2012, 6:153.

[18]ZHANG Wenquan, CUI Li, WU Mengyao, et al. Transformation of prednisolone to a 20 beta-hydroxy prednisolone compound by Streptomyces roseochromogenes TS79[J]. Applied Microbiology and Biotechnology,2011,92(4):727-735.

[19]SOMAYYEH G, Leila H, Zohreh H, et al. C-20 Ketone reduction of hydrocortisone by Fusarium solani and Aspergillus ochraceus[J]. Biotechnology Letters,2014,36:2271-2274.

[20]孫新宇,王普,何軍邀,等．雙水相體系中甾類化合物6-甲基氫化可的松的生物轉(zhuǎn)化研究[J]．浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,35(6):617-621．

[21]YANG Chenru, FAN Huafang, YUAN Yuan, et al. Microbial transformation of pregnane-3 beta, 16 beta,20-triol by cunninghamella echinulata[J]. Chinese Journal of Chemistry,2013,31(1):127-131.

[22]SHAH S A A, SULTAN S, NOOR M Z B, et al. Biotransformation of tissue-specific hormone tibolone with fungal culture trichothecium roseum[J]. Journal of Molecular Structure,2013,1042:118-122.

[23]COSTA S, GIOVANNINI P P, FANTIN G, et al. New 9, 10-Secosteroids from biotransformations of hyodeoxycholic acid with rhodococcus spp[J]. Helvetica Chimica Acta,2013,96(6):1062-1071.

[24]ZHANG Huitu, TIAN Yao, WANG Jianling, et al. Construction of engineered arthrobacter simplex with improved performance for cortisone acetate biotransformation[J]. Applied Microbiology and Biotechnology,2013,97(21):9503-9514.

[25]PREETI S, PARVEZ S S, PRITI S, et al. Biotransformation of cholesterol to 1, 4-androstadiene-3, 17-dione (ADD) by Nocardia species[J]. Annals of Microbiology,2012,62(4):1651-1659.

[26]BALUNAS M J, SU B, BRUEGGEMEIER R W, et al. Natural products as aromatase inhibitors[J]. Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry,2008,8:646-682.

[27]SWIZDOR A. Baeyer-villiger oxidation of some C-19 steroids by penicillium lanosocoeruleum[J]. Molecules,2013,18(11):13812-13822.

[28]SWIZDOR A, ANNA P, NATALIA M T. Microbial Baeyer-Villiger oxidation of 5 alpha-steroids using Beauveria bassiana. A stereochemical requirement for the 11 alpha-hydroxylation and the lactonization pathway[J]. Steroids,2014,82:44-52.

[29]HANNA M M, SIBYLLE X M, HANS T R, et al. Uptake, elimination, and biotransformation of 17 alpha-ethinylestradiol by the freshwater alga Desmodesmus subspicatus[J]. Environmental Science & Technology,2014,48(20):12354-12361.

(責(zé)任編輯：劉巖)