基本信息
- 项目名称：
- 微生物转换法生产美雄酮
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 用微生物法在17α-甲基睾丸素A环C1,2引入双键生成去氢17α-甲基睾丸素。
- 详细介绍：
- 美雄酮（Methandienone）即去氢17α-甲基睾丸素（Dehydro-17α-methyl- testosterone），化学名为17β-羟基-17α-甲基雄甾-1，4-二烯-3-酮（17β-hydroxy-17α- methylandrosta-1,4-dien-3-one）,俗称大力补（Dianabol）[1]，是一种蛋白质同化激素，能明显地促进蛋白质的合成（同化作用），减少氨基酸分解（异化作用），使肌肉增长，体重增加，降低氮质血症，同时能够促进骨髓造血功能，主要用于蛋白质同化吸收或吸收不足，以及蛋白质分解亢进或损失过多等情况，如严重烧伤、手术后慢性消耗性疾病、老年骨质酥松和肿瘤恶液汁等病人[2]，有报道称对治疗再生障碍性贫血有较好的疗效。去氢17α-甲基睾丸素与17α-甲基睾丸素相比较，具有同化作用强，雄性激素样作用弱的优点。 美雄酮（Methandienone）即去氢17α-甲基睾丸素（Dehydro-17α-methyl- testosterone），化学名为17β-羟基-17α-甲基雄甾-1，4-二烯-3-酮（17β-hydroxy-17α- methylandrosta-1,4-dien-3-one）,俗称大力补（Dianabol）[1]，是一种蛋白质同化激素，能明显地促进蛋白质的合成（同化作用），减少氨基酸分解（异化作用），使肌肉增长，体重增加，降低氮质血症，同时能够促进骨髓造血功能，主要用于蛋白质同化吸收或吸收不足，以及蛋白质分解亢进或损失过多等情况，如严重烧伤、手术后慢性消耗性疾病、老年骨质酥松和肿瘤恶液汁等病人[2]，有报道称对治疗再生障碍性贫血有较好的疗效。去氢17α-甲基睾丸素与17α-甲基睾丸素相比较，具有同化作用强，雄性激素样作用弱的优点。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的就是想用生物脱氢法取代化学脱氢法，基本思路是用微生物法在17α-甲基睾丸素A环C1,2引入双键生成去氢17α-甲基睾丸素。
科学性、先进性及独特之处
- 该研究与传统的化学脱氢法相比不仅大大降低了生产成本，而且提高了终产物美雄酮的质量，填补生物脱氢法获得美雄酮这一国内空白，提升我市工业微生物甾体转化技术在全国的地位和水平，为制药行业提供优质的中间产品，促进绿色化学工程工业的发展。
应用价值和现实意义
- 由于美雄酮售价大幅度降低（05年13000元/ Kg），化学法生产去氢甲基睾丸素已经无法进行，只有通过生物转化法才能实现盈利。虽然美雄酮作为终端产品的市场并不看好，年需求量仅为2吨，可获利税331.4万元。但是作为高端产品（副作用小的蛋白同化剂去氢甲基睾丸素丙酸、丁酸或戊酸酯等）的中间体，市场前景广阔，在甾体化合物领域中其经济效益仍然显著。
学术论文摘要
- 本次研究主要探索用微生物转化法合成美雄酮，本项目采用天津科技大学应用微生物教研室保藏的简单节杆菌为出发菌株，对17α-甲基睾丸素（17α-methyl-testosterone）脱氢得到去氢17α-甲基睾丸素（Dehydro-17α-methyl- testosterone），即美雄酮。 该研究与传统的化学脱氢法相比不仅大大降低了生产成本，而且提高了终产物美雄酮的质量，填补生物脱氢法获得美雄酮这一国内空白，提升我市工业微生物甾体转化技术在全国的地位和水平，为制药行业提供优质的中间产品，促进绿色化学工程工业的发展。
获奖情况
- 08年在天津市获得天津市科学进步三等奖 1、别松涛, 王超, 黄巍, 杜连祥. 简单节杆菌AS 1.94＊生物转化17α-甲基睾丸素C1,2-脱氢制备美雄酮. 天津科技大学学报, 2005, 20(4):21-24 2、别松涛, 黄巍, 杜连祥. 两相系统中生物催化17α-甲基睾丸素△1,2-脱氢制备美雄酮. 2005中国工业微生物学术研讨会论文集工业微生物进展, 2005: 639-642 3、Bie Songtao, Du Lianxiang, Zhang Liming, Lu Fuping(China). Bioconversion of methyl-testosterone in a biphasic system. Process Biochemistry (Oxford, United Kingdom), 2005, 40(10): 3309-3313 (English)
鉴定结果
- 成果名称：微生物转换法生产去氢甲基睾丸素 完成单位：天津科技大学 天津市福兴达精细有机化工有限公司 鉴定形式：会议 组织鉴定单位：天津市教育委员会
参考文献
- 1、Kaufmann, G.; Thole, H.; Kraft, R. Atrat, P.J.Steroid Biochem,mol.Bio.1992，43，297. 2、Choi,K.P.;Nolnar,I.;Yanashita,M.;Murooda,Y.J.Biochem.1995,117,1043. 3、We Peifang, Peng Guizhang. Industrial modification in the dianabol synthesis.Yiyao Gongye,1984,(6):44. 4、Buki,K.G.et al.:Acta Microbial Acad.Sci.Hung.,16(3):253-259,1969. 5、Protiva, J. et al.:Microbiology,15(5):318-324,1970. 6、Ghiocel Radu R.et al.1- Dehydro-17α-methyltestoserone using Arthrobacter simplex. Rom 56996,1974-05-31. 7、SCHERINGAG(DG).Preparation of 3-oxo-DELTA-1,4-STEROIDS.EP0054810,1980-12-23. 8、法幼华，徐诗伟.A环饱和甾体的微生物转化作用.Ⅰ.用17α-甲基表雄醇制备去氢17α-甲基睾丸素.微生物学报20（2），185-190，1980. 9、张丽青等，5α-△9，11-16β-甲基--3β，17α，21-三羟基孕甾烯-3β，21-双醋酸酯-20-酮和17α-甲基-17β-羟基雄甾-3-酮的微生物转化，药学学报，16（5）：356-360，1981.
同类课题研究水平概述
- 自20世纪50年代人们开始对其进行研究，已有不少专利文献进行报道。主要也分为化学脱氢和生物脱氢两种方法，化学脱氢研究比较成熟，以SeO2脱氢法为代表早已在国内外用于生产[12]。但其脱氢工艺复杂、收率低（45%），亦对环境造成污染。为此各国都在积极开展利用生物脱氢生产美雄酮的研究。用微生物法在17α-甲基睾丸素A环C1,2引入双键生成去氢17α-甲基睾丸素国内外也有相关报道，Buki[13]等比较了一株诺卡氏菌（Nocardia）和一株分支杆菌（Mycobacterium）对各种17α-甲基-17β-羟基-雄甾烷类甾体的转化作用；Protiva等的实验结果表明不同的微生物按不同的代谢途径转化17α-甲基-17β-羟基-雄甾烷-3-酮；Ghiocel Radu R等用简单节杆菌在两种液相系统中转化甲基睾丸素制备去氢甲基睾丸素，利用离子交换柱对产物进行分离纯化，最终收率45～50%。SCHERING AG(DG)公司[16]就采用简单节杆菌发酵3-氧-△4-甾类化合物生成3-氧-△1，4-甾类化合物申请专利（EP0054810），其中就甲基睾丸素脱氢生成去氢甲基睾丸素，投料浓度0.0375%，收率82.7%。 目前国内生产该产品的厂家只有上海自杰生化科技公司，而且该厂所采用的是全化学合成路线，年产量只有400kg左右。化学合成法生产成本高，生产过程中对环境污染严重，而利用生物发酵法生产美雄酮，可以克服这些问题。
