Селективное кетовосстановление и окисление биоактивных соединений дрожжами Yarrowia lipolytica и Saccharomyces cerevisiae. Задание № 3.02.1. ГПНИ «Биотехнологии», подпрограмма «Микробные биотехнологии» : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. М. Шкуматов

Abstract

Объекты исследования: дрожжи Saccharomyces cerevisiae и Yarrowia lypolytica, кетостероиды, лекарственные производные ацетофенона. Цель НИР: выявить новые процессы кетовосстановления и гидроксилирования соединений штаммами дрожжей S. cerevisiae и Y. lipolytica, экспрессирующих цитохром P450c17. Методы НИР: спектрофлуориметрические, хроматографические, масс-спектрометрические, биоинформационные, информационный поиск. Основные результаты: осуществлен анализ научной и патентной литературы о реакциях кетовосстановления и гидроксилирования лекарственных соединений ферментами млекопитающих и дрожжей; определены катализирующие их ферменты и их гомологи; определены ферменты дрожжей, способные восстанавливать кетоновые группы в положениях 3, 11, 17 и 20 стероидных субстратов; произведена оценка штаммов дрожжей S. cerevisiae и Y. lipolytica, экспрессирующих цитохром P450 CYP17A1, как биокатализатора кетовосстановления и гидроксилирования фармакологически активных соединений; реакций гидроксилирования тестированных соединений не было детектировано; определено, что S cerevisiae способны катализировать кетовосстановление 16,17-эпоксипрогестерона, эстрона, кетопрофена, 2,4-дифтор-α-(1H-1,2,4-триазолил)ацетофенон, а также оксогруппу 5-циано-3-альдегида; установлено, что Y. lipolytica способны катализировать эти превращения с меньшей эффективностью; модификаций кетоновых или других групп кетотифена, кеторолака, ципрофлоксацина, а также нитроароматических соединений нифедипина и N-(7-нитробензоксадиазол-4-ил)-N-метил-17β-аминоанрост-5-ен-3β-ола не детектировалось для обоих типов дрожжей; определено, что изониазид применим для получения производных (гидразонов) для чувствительного масс-спектрометрического детектирования данных оксосоединений в матрице экстракта дрожжей. Фундаментальный аспект состоит в получении новых данных о субстратной специфичности кеторедуктаз дрожжей; прикладной аспект заключается в возможности использования полученных данных для разработки экологически чистых технологий получения ценных органических производных, показанной возможности использования изониазида в качестве масс-спектрометрической метки для анализа кетопроизводных, а также возможности внедрения наработок в учебный процесс. Область применения: микробиологическое производство, учебный процесс, анализ.