转化植物甾醇生产AD微生物筛选研究开题报告

1. 研究目的与意义

甾体化合物又称类固醇，是一类广泛存在于自然界中重要的特殊多元环萜类化合物。甾类化合物在结构上是以环戊烷多氢菲为母核，包括三个六元环、一个五元环，和一系列不同的取代基组成。取代基的种类、构型与取代位点决定了不同甾类化合物的性质与功能。经过系列的修饰之后会成为具有药理活性的甾体药物。甾体类药物是指分子结构中含有典型甾体结构的药物，主要包括肾上腺皮质激素、性激素和蛋白同化激素三大类，具有显著的抗炎、抗过敏、抗病毒、抗感染抗肿瘤以及抗休克等药理作用，是世界上仅次于抗生素的第二大医疗类别。目前，市售甾体药物达 400 余种，销售额超1000亿美元，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。甾体类药物的高需求促进了甾体类药物中间体的提取与制备的发展。在微生物转化植物甾醇生产甾体药物中间体的工艺技术成熟之前，以植物中薯蓣皂素作为低廉工业原料进行化学合成制备的工艺技术占据着主导地位。但随着资源的限制和环保压力，目前国际上甾体药物的主要生产方式是以微生物转化法合成起始原料，然后经过必要的化学修饰和药性改造。

4-雄烯-317-二酮（ad）是甾体药物生产的主要前体，相较于化学合成，微生物转化是更有效的，更环保的药物生产方法。由于植物甾醇的成本低，容易转化成ad。且植物甾醇是一种结构和生化特性与胆固醇相似的甾醇类物质，广泛存在于植物的根、茎、叶和果实中。广泛应用于医学、工业、日化、农业,是一种多用途纯天然的物质。植物甾醇替代薯蓣皂素作为甾体药物关键中间体的来源是有效解决黄姜种植、提取薯蓣皂素及后期化学加工生产过程中占用耕地、“三废” 排放量大、环境污染严重等问题的有效策略和手段。甾体药物合成生产路线逐渐转型升级为“植物甾醇-雄烯二酮-甾体药物”的工艺路线。目前发现，许多微生物都能转化，其中分枝杆菌最有效，但是其转化的效率不高是一大弊端。

因为分枝杆菌的转化效率低，因此有必要寻找新型的微生物催化剂。本实验采用春季油菜花土壤中可能富集目标微生物的有利条件，采用土样富集筛选的方法，获得能够高效转化植物甾醇生成ad的微生物，并对其进行鉴定分析。

采取微生物转化法具有周期短、收率高、专一化强、立体选择性和区域选择性好以及污染小、条件温和等优势。植物甾醇高效转化为ad可以更有效的促进甾体类药物的合成，促进医药的发展。而且植物甾醇的成本低，污染小，有利于绿色的可持续发展。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：目前分枝杆菌（mycobacterium）是目前甾体类药物生产的主要微生物，但实验室现存的分支杆菌转化植物甾醇生成重要的甾体药物中间体ad的效率较低，因此有必要寻找新型的微生物催化剂。本研究拟利用春季油菜花土壤中可能富集目标微生物的有利条件，采用土样富集筛选的方法，获得能够高效转化植物甾醇生成ad的微生物，并对其进行鉴定和产率优化工作。

预期目标：筛选获得能够转化植物甾醇生成ad的菌株，对其进行鉴定和性质探索，完成毕业论文的撰写。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：针对本课题，筛选所需菌株，采用土壤富集筛选，稀释涂布，平板划线，摇床培养等；检测分析发酵转化的产物，用高效液相色谱仪；进行菌种鉴定，采取显微鉴定法鉴定菌种的形态外观，依据细菌鉴定手册进行生理生化鉴定。采用16sdnapcr扩增测目标菌种的序列。

实验步骤：

4. 参考文献

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5. 计划与进度安排

(1). 2024-02～2024-03：查阅文献资料，撰写开题报告。

(2). 2024-3.1～2024-3.15：土壤微生物初筛

(3). 2024-3.16～2024-4.16：土壤微生物复筛和鉴定