1.2.12.Политрансформации

Трансформация сложных органических молекул часто предпо­лагает более чем одну ферментативную реакцию. В ряде случаев для получения практически ценных продуктов требуются весьма существенные перестройки молекулы субстрата, которые могут включать различные процессы, например окисление и гидролиз или окисление, восстановление и гидролиз и т. д. Эти задачи могут быть решены разными путями.

1.Подбор штамма, способного осуществлять нужную трансформацию

полностью. Так, Mycobacterium mucosum 77 в присут­ствии ингибитора расщепления кольцевой структуры осуществляет трансформацию 17а-метил ∆⁵-андростендиол-3β, 17β в дианабол:

Процесс, таким образом, заключается в окислении гидроксила, изомеризации ∆⁵ → ∆⁴ и 1-дегидрогенизации.

В Советском Союзе был разработан опытно-промышленный регла­мент получения преднизолона из гидрокортизона иммобилизован­ными в полиакриламидный гель клетками Arthrobacter globifor­mis.

2. Использование нескольких последовательных микроб­ных трансформаций. Показательным примером такого рода про­цессов может служить трансформация боратного комплекса 16-а-оксикортексолона. Первая стадия—11-а-гидроксилирование — наиболее эффективно осуществляется мицелием Aspergllus ochraceus в неростовых условиях. Через 24 ч вносится ацето­новый порошок клеток Arthrobacter simplex и за несколько часов происходит 1-дегидрогенизация. Выход почти количест­венный.

3. Использование смешанных культур. В большинстве случа­ев метод применяется для трансформации стероидов, например для 1-дегидрогениза-ции и дезацетилирования. Эти процессы дают возможность получить преднизон из ацетата кортизона в одну стадию. Смешанные культуры в некоторых случаях более эффективны, чем последовательно использованные монокультуры. Сравнение ферментативных активностей Arthrobacter globiformis и Mycobacferium album в монокультуре и в смеси показало, что дезацетилирующая активность М. album в присутствии A. globifor­mis повышается.

1.3.Микроорганизмы трансформирующие органические соединения

Современная методология микробной трансформации позво­ляет использовать для осуществления того или иного химического превращения в принципе любой микроорганизм, имеющий соответ­ствующие ферменты. Требования, предъявляемые к микробному штамму, пригодному для использования в исследовательской и производственной практике, сводятся к следующему:

1) микроорганизм должен развиваться на сравнительно прос­тых средах;

2) активность фермента и ферментной системы, ответственных за трансформацию, должна быть достаточна высокой;

3) накопление продукта трансформации в среде должно быть достигнуто наиболее простыми методами;

4) перечисленные выше условия должны обеспечивать эконо­мическую рентабельность процесса.

В соответствии с этими требованиями для микробной транс­формации органических соединений используются обычно сапро­фитные микроорганизмы, способные расти на обычных микробио­логических средах и отличающиеся интенсивным обменом веществ. Набор микробов, применяемых в настоящее время в лабораторной и производственной практике для препаративного получения орга­нических веществ методом микробной трансформации, очень ши­рок. Он включает представителей грибов (аскомицеты, фикомицеты, базидиомицеты, несовершенные грибы), актиномицетов и род­ственных им организмов, многих других бактерий и даже микро­формы водорослей.

Попытки многих исследователей установить видовую и родовую специфичность микроорганизмов, осуществляющих различные трансформации, не всегда приводили к успеху. Можно сказать с определенностью, что, например, для гидроксилирования алкильных заместителей ароматических соединений следует искать ак­тивные штаммы в группе rhodochrous рода Nocardia, для окисле­ния оксигрупп полиолов — среди уксуснокислых бактерий, для изомеризации альдоз — среди стрептомицетов бурой группы, артробактеров, лактобацилл, бацилл и др. Однако в большинстве слу­чаев приходится ориентироваться на более крупные таксоны и более широкий поиск, что усложняет задачу.

Таким образом, потенциальная способность осуществлять раз­личные трансформационные процессы распространена весьма ши­роко среди микроорганизмов, и далеко не всегда можно заранее указать узкую таксономическую группу, в которой следует искать штаммы, осуществляющие определенное превращение.

Существуют, однако, некоторые таксоны — роды и даже виды, способные проводить разнообразные превращения органических веществ с накоплением продуктов трансформации. Среди них за­служивают особого внимания G. oxydans, осуществляющий десят­ки различных окислительных превращений углеводов и родствен­ных соединений, Aspergillus niger, который наряду с окислением углеводов используется также для их восстановления, гидролиза гликозидных связей и трансгликозидирования, Brevibacterium ammoniagenes, который синтезирует рибозиды и нуклеотиды из предшественников и аминирует органические кислоты. Очень часто упоминаются в литературе проводящие различные трансформации представители родов Arthrobacter, Corynebacterium, Mycobacterrium, Pseudomonas.