微生物转化法合成辅酶Q_(10)
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[18 ] Bischoff E , Schneider K. A conscious2rabbit model is able to demonstrate the efficacy of vardenafil and sidenafil on penile erection [ J ] . Int J Impot Res , 2000 , 12 ( Suppl. 3) : Abst A17.
[15 ] 蔡际群 1 磷酸二酯酶抑制剂在心血管药理学方面的研 究进展[J ] ,药理学进展 ,1998 :26237
[16 ] Kodama K, Adachi H. Improvement of mortality by long term E4010 treatment in monocrotaline induced pulmonary hyper2 tensive rats[J ] . J Pharmacol Exp Ther , 1999 ,290 :7482752.
辅酶 Q10 (CoQ10) 又称泛醌 (Ubiquinone) ,是生物 体内重要的呼吸链电子递氢体 (CoQ10 ΩCoQ10H2) ,其 化学本质是异戊二烯醌类同系物 。人体内的辅酶 Q 为 CoQ10 ,即侧链含 10 个异戊二烯单元 , CoQ10具有 很高的临床应用价值 ,它是一种细胞内代谢呼吸激 活剂 ,能促进 ATP 生成 ,具有改善心肌代谢 ,增加心 肌收缩力 ,抗心率失常 ,改善脑水肿所致缺氧 ,增强 机体免疫功能等生理药理作用[1] 。
Ξ 收稿日期 :2001208230
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
340
药 学 进 展 2001 年 第 25 卷 第 6 期
purification of CoQ10 from the culture liquid and biomass were summarized. Key words : CoQ10 ; Mutant breeding ; Culture condition ; Microorganism transformation ; Isolation ; Purifica2 tion
[ 13 ] Ukita T , Nakamura Y, Kubo A , et al. 12Arylnaphthalene lig2 an :A novel scaffold for type 5 phosphodiesterase inhibitor[J ] . J Med Chem , 1999 ,42 :129321305.
Biosynthesis of Co Q10 by Microorganism Transformation
GU J ue2fen1 , CHEN Guang2ming1 , LI Shu2zhen2
(11 China Pharmaceutical University , Nanjing 210009 , China ;21 Shandong Provincial Communication Hospi2 tal , Jinan 250031 , China) Abstract : As an activator of metabolism and respiration in the cell , coenzyme Q10 (CoQ10) possesses a high significance in clinical application , and its biosynthesis has been studied intensively all over the world. The culture condition of CoQ102producing microorganisms , Rhodoseudomonas , Candida and Paracocus , mutant breeding of Pseudomonas , Rhodobacter and Agrobacterium to increase CoQ10 production , and the isolation and
Rhodobacter sphaeroides[12 ]
含量 (mg/ g 干细胞) 1. 4 有氧无光时为 1. 22 ,无氧有光时为 1. 98 5. 97mg/ L broth 1. 53 野生株为 2. 58 ,突变株为 3. 42 1. 64 108mg/ L broth 50 g 脂溶性提取物含 0. 7 % 2. 8 5. 4 2. 7
[17 ] Watkins CC , Sawa A , Jaffrey S , et al. Insulin restores neu2 ronal nitric oxide synthase expression and function that is lost in diabetic gastropathy [J ] . J Clin Invest , 2000 ,106 : 3732 384.
脱氮副球菌
Paracocus denitrificans[7 ]
鱼精蛋白杆菌属
Prot ami nobacter[ 8 ]
醋酸杆菌属
Acetobacter[9 ]
土壤杆菌属
Agrobacterium ( tumef aciens) [10]
Rhodospirillum rubrum[11 ]
类球红细菌
1. 1 红假单孢菌属 该菌属体内 CoQ10含量较高 ,无氧有光条件下产
量更 高 , 但 未 见 有 关 其 突 变 菌 株 的 报 道 。Sasaki 等 [ 3 ]对胶状 红 假 单 孢 菌 的 培 养 条 件 作 了溶性淀粉 2 ; 酵母浸膏
[14 ] Rotella DP , Sun Z , Zhu Y, et al. Optimization of substituted N232benzyl imidazoquinazolinone sulfonamides as potent and selective PDE5 inhibitors[J ] . J Med Chem , 2000 ,43 :50372 5043.
微生物转化法合成辅酶 Q10
339
d ]pyrimidinones[J ] . J Med Chem , 1996 ,39 :163521644. [ 8 ] Ahn HS , Bercovici A , Boukow G, et al. Potent tetracyclic
guanine inhibitors of PDE1 and PDE5 cyclic guanosine mon2 phosphate phosphodiesterases with oral antihypertensive activity [J ] . J Med Chem ,1997 ,40 :219622210. [ 9 ] Ho GD , Silverman L , Bercovici L. Synthesis and evaluation of potent and selective c2GMP phosphodiestrase inhibitors [ J ] . Bioorg Med Chem Lett , 1999 ,9 :7212. [10 ] Watanabe N , Adachi H , Takase Y, et al. l ,42Benzylamino2 12chloro262substituted phthalazines : synthesis and inhibitory activity toward phosphodiesterase 5[J ] . J Med Chem , 1998 , 41 :336723372. [11 ] Watanabe N , Adachi H , Takase Y, et al. 42(32chloro242 methoxybenzyl) amino phthalazines : Synthesis and inhibitory activity toward phosphodiesterase 5[J ] . J Med Chem ,2000 , 43 :252322529. [ 12 ] Iwasaki T , Kondo K, Knroda T , et al. Novel selective PDEIV inhibitors as antiasthmatic agents. Synthesis and bio2 logical activities of 12aryl22 ,32bis(hydroxymethyl) naphthalene lignans[J ] . J Med Chem , 1996 ,39 :269622704.
微生物转化法合成辅酶 Q10 Ξ
顾觉奋1 , 陈光明1 , 李淑珍2
(11 中国药科大学 ,江苏 南京 210009 ; 21 山东省交通医院 ,山东 济南 250031) 摘 要 : 辅酶 Q10 (CoQ10) 作为一种细胞内代谢呼吸激活剂 ,具有很高的临床应用价值 ,其生物合成法颇受国内外学 者的关注 。综述红假单孢菌属 、假丝酵母属 、副球菌属等 CoQ10产生菌及其培养条件和假单孢菌属 、红细菌属 、土壤 杆菌属的突变育种以及分离纯化 。 关键词 : 辅酶 Q10 ; 培养条件 ; 突变育种 ; 微生物转化 ; 分离 ; 纯化 中图分类号 :Q552 ;TQ925 文献标识码 :A 文章编号 :1001 - 5094 (2001) 06 - 0339 - 05
1 菌种和培养条件
上世纪 70 、80 年代 ,人们广泛寻找 CoQ10 产生 菌 ,发现了多种高产菌株 (见表 1) 。各菌株的含量 差别很大 ,原因很多 ,如菌株对 CoQ10的耐受性 、培养 条件的变化 、突变育种 、提取方法等 。
表 1 CoQ10产生菌及其细胞内含量
CoQ10产生菌
荚膜红假单孢菌
015 ; K2HPO4 015 ; KH2PO4 015 ; (NH4) 2 HPO4 018 ; Mg2 SO4·7H2O 012 ; CaCl2·2H2O 513 ×1022 ; 烟酸 1 ×1023 ; 维生素 B12HCl 1 ×1023 ; 生物素 1 ×1025 ; 柠檬酸铁 215 ×1023 ; CoCl2 ·6H2O 0195 ×1023 ;MnSO4 ·5H2O 112 ×1025 。在 有 氧 无 光 条 件 下 , 实 验 结 果 显 示 在 pH710 、38 ℃时可获得最大生产率 (01208 细胞量/ h) ; 常态培养 ,稀释率为 01055 细胞量/ h 、pH710 、38 ℃时 所得最高 CoQ10产量为 116 mg/ g 干细胞 。 1. 2 假丝酵母属
CoQ10的生产方法有 3 种 : 化学合成法 、生物提 取法和微生物转化法 。微生物转化法比较经济 ,易 于大规模生产 ,易于分离纯化 ,且产品临床疗效较
佳 ,是一种最有前途的方法 ,但缺点是发酵产率较 低 。有些研究单位对其生产工艺 (尤其是菌种培育 和筛选) 作了大量研究 ,以期提高产量 。以下就微生 物转化法所涉及的菌种 、培养条件 、筛选育种 、提取 纯化方法等方面的研究进展作一概述 。
Rhodopseudomonas copsulata[2]
胶状红假单孢菌
Rhodopseudomonas gelatinosa[3 ]
热带假丝酵母
Candida tropicalis[4]
脱氮假单孢菌
Pseudomonas denitrificans[5]
斯谷假单孢菌
Pseudomonas umoros[6]
coq10的化学本质是类异戊二烯醌可溶于酯溶性溶剂所以可用酯性溶剂进行萃取其简单流程见图培养液离心湿细胞干细胞解冻加入有机溶剂萃取萃取液过滤滤液浓缩粗提物一加入另一有机溶剂和水萃取有机溶剂层浓缩蒸干粗提物二上硅胶柱层析分离萃取法提纯coq10的流程流程图中步有时不离心把有机溶剂加入培养液中萃取因为培养液中含有coq10
[15 ] 蔡际群 1 磷酸二酯酶抑制剂在心血管药理学方面的研 究进展[J ] ,药理学进展 ,1998 :26237
[16 ] Kodama K, Adachi H. Improvement of mortality by long term E4010 treatment in monocrotaline induced pulmonary hyper2 tensive rats[J ] . J Pharmacol Exp Ther , 1999 ,290 :7482752.
辅酶 Q10 (CoQ10) 又称泛醌 (Ubiquinone) ,是生物 体内重要的呼吸链电子递氢体 (CoQ10 ΩCoQ10H2) ,其 化学本质是异戊二烯醌类同系物 。人体内的辅酶 Q 为 CoQ10 ,即侧链含 10 个异戊二烯单元 , CoQ10具有 很高的临床应用价值 ,它是一种细胞内代谢呼吸激 活剂 ,能促进 ATP 生成 ,具有改善心肌代谢 ,增加心 肌收缩力 ,抗心率失常 ,改善脑水肿所致缺氧 ,增强 机体免疫功能等生理药理作用[1] 。
Ξ 收稿日期 :2001208230
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
340
药 学 进 展 2001 年 第 25 卷 第 6 期
purification of CoQ10 from the culture liquid and biomass were summarized. Key words : CoQ10 ; Mutant breeding ; Culture condition ; Microorganism transformation ; Isolation ; Purifica2 tion
[ 13 ] Ukita T , Nakamura Y, Kubo A , et al. 12Arylnaphthalene lig2 an :A novel scaffold for type 5 phosphodiesterase inhibitor[J ] . J Med Chem , 1999 ,42 :129321305.
Biosynthesis of Co Q10 by Microorganism Transformation
GU J ue2fen1 , CHEN Guang2ming1 , LI Shu2zhen2
(11 China Pharmaceutical University , Nanjing 210009 , China ;21 Shandong Provincial Communication Hospi2 tal , Jinan 250031 , China) Abstract : As an activator of metabolism and respiration in the cell , coenzyme Q10 (CoQ10) possesses a high significance in clinical application , and its biosynthesis has been studied intensively all over the world. The culture condition of CoQ102producing microorganisms , Rhodoseudomonas , Candida and Paracocus , mutant breeding of Pseudomonas , Rhodobacter and Agrobacterium to increase CoQ10 production , and the isolation and
Rhodobacter sphaeroides[12 ]
含量 (mg/ g 干细胞) 1. 4 有氧无光时为 1. 22 ,无氧有光时为 1. 98 5. 97mg/ L broth 1. 53 野生株为 2. 58 ,突变株为 3. 42 1. 64 108mg/ L broth 50 g 脂溶性提取物含 0. 7 % 2. 8 5. 4 2. 7
[17 ] Watkins CC , Sawa A , Jaffrey S , et al. Insulin restores neu2 ronal nitric oxide synthase expression and function that is lost in diabetic gastropathy [J ] . J Clin Invest , 2000 ,106 : 3732 384.
脱氮副球菌
Paracocus denitrificans[7 ]
鱼精蛋白杆菌属
Prot ami nobacter[ 8 ]
醋酸杆菌属
Acetobacter[9 ]
土壤杆菌属
Agrobacterium ( tumef aciens) [10]
Rhodospirillum rubrum[11 ]
类球红细菌
1. 1 红假单孢菌属 该菌属体内 CoQ10含量较高 ,无氧有光条件下产
量更 高 , 但 未 见 有 关 其 突 变 菌 株 的 报 道 。Sasaki 等 [ 3 ]对胶状 红 假 单 孢 菌 的 培 养 条 件 作 了溶性淀粉 2 ; 酵母浸膏
[14 ] Rotella DP , Sun Z , Zhu Y, et al. Optimization of substituted N232benzyl imidazoquinazolinone sulfonamides as potent and selective PDE5 inhibitors[J ] . J Med Chem , 2000 ,43 :50372 5043.
微生物转化法合成辅酶 Q10
339
d ]pyrimidinones[J ] . J Med Chem , 1996 ,39 :163521644. [ 8 ] Ahn HS , Bercovici A , Boukow G, et al. Potent tetracyclic
guanine inhibitors of PDE1 and PDE5 cyclic guanosine mon2 phosphate phosphodiesterases with oral antihypertensive activity [J ] . J Med Chem ,1997 ,40 :219622210. [ 9 ] Ho GD , Silverman L , Bercovici L. Synthesis and evaluation of potent and selective c2GMP phosphodiestrase inhibitors [ J ] . Bioorg Med Chem Lett , 1999 ,9 :7212. [10 ] Watanabe N , Adachi H , Takase Y, et al. l ,42Benzylamino2 12chloro262substituted phthalazines : synthesis and inhibitory activity toward phosphodiesterase 5[J ] . J Med Chem , 1998 , 41 :336723372. [11 ] Watanabe N , Adachi H , Takase Y, et al. 42(32chloro242 methoxybenzyl) amino phthalazines : Synthesis and inhibitory activity toward phosphodiesterase 5[J ] . J Med Chem ,2000 , 43 :252322529. [ 12 ] Iwasaki T , Kondo K, Knroda T , et al. Novel selective PDEIV inhibitors as antiasthmatic agents. Synthesis and bio2 logical activities of 12aryl22 ,32bis(hydroxymethyl) naphthalene lignans[J ] . J Med Chem , 1996 ,39 :269622704.
微生物转化法合成辅酶 Q10 Ξ
顾觉奋1 , 陈光明1 , 李淑珍2
(11 中国药科大学 ,江苏 南京 210009 ; 21 山东省交通医院 ,山东 济南 250031) 摘 要 : 辅酶 Q10 (CoQ10) 作为一种细胞内代谢呼吸激活剂 ,具有很高的临床应用价值 ,其生物合成法颇受国内外学 者的关注 。综述红假单孢菌属 、假丝酵母属 、副球菌属等 CoQ10产生菌及其培养条件和假单孢菌属 、红细菌属 、土壤 杆菌属的突变育种以及分离纯化 。 关键词 : 辅酶 Q10 ; 培养条件 ; 突变育种 ; 微生物转化 ; 分离 ; 纯化 中图分类号 :Q552 ;TQ925 文献标识码 :A 文章编号 :1001 - 5094 (2001) 06 - 0339 - 05
1 菌种和培养条件
上世纪 70 、80 年代 ,人们广泛寻找 CoQ10 产生 菌 ,发现了多种高产菌株 (见表 1) 。各菌株的含量 差别很大 ,原因很多 ,如菌株对 CoQ10的耐受性 、培养 条件的变化 、突变育种 、提取方法等 。
表 1 CoQ10产生菌及其细胞内含量
CoQ10产生菌
荚膜红假单孢菌
015 ; K2HPO4 015 ; KH2PO4 015 ; (NH4) 2 HPO4 018 ; Mg2 SO4·7H2O 012 ; CaCl2·2H2O 513 ×1022 ; 烟酸 1 ×1023 ; 维生素 B12HCl 1 ×1023 ; 生物素 1 ×1025 ; 柠檬酸铁 215 ×1023 ; CoCl2 ·6H2O 0195 ×1023 ;MnSO4 ·5H2O 112 ×1025 。在 有 氧 无 光 条 件 下 , 实 验 结 果 显 示 在 pH710 、38 ℃时可获得最大生产率 (01208 细胞量/ h) ; 常态培养 ,稀释率为 01055 细胞量/ h 、pH710 、38 ℃时 所得最高 CoQ10产量为 116 mg/ g 干细胞 。 1. 2 假丝酵母属
CoQ10的生产方法有 3 种 : 化学合成法 、生物提 取法和微生物转化法 。微生物转化法比较经济 ,易 于大规模生产 ,易于分离纯化 ,且产品临床疗效较
佳 ,是一种最有前途的方法 ,但缺点是发酵产率较 低 。有些研究单位对其生产工艺 (尤其是菌种培育 和筛选) 作了大量研究 ,以期提高产量 。以下就微生 物转化法所涉及的菌种 、培养条件 、筛选育种 、提取 纯化方法等方面的研究进展作一概述 。
Rhodopseudomonas copsulata[2]
胶状红假单孢菌
Rhodopseudomonas gelatinosa[3 ]
热带假丝酵母
Candida tropicalis[4]
脱氮假单孢菌
Pseudomonas denitrificans[5]
斯谷假单孢菌
Pseudomonas umoros[6]
coq10的化学本质是类异戊二烯醌可溶于酯溶性溶剂所以可用酯性溶剂进行萃取其简单流程见图培养液离心湿细胞干细胞解冻加入有机溶剂萃取萃取液过滤滤液浓缩粗提物一加入另一有机溶剂和水萃取有机溶剂层浓缩蒸干粗提物二上硅胶柱层析分离萃取法提纯coq10的流程流程图中步有时不离心把有机溶剂加入培养液中萃取因为培养液中含有coq10