58-22-0 / 睪酮的幾種制備方法

背景及概述^[1]

睪酮是一種類固醇荷爾蒙，由男性的睪丸或女性的卵巢分泌，腎上腺亦分泌少量；但絕經(jīng)后婦女，卵巢分泌睪酮顯著減少。在男性中，它對外生殖器和第二性征的發(fā)育起著重要作用，其生物化學(xué)過程尚未完全闡明。女性中，其主要作用是作為一種雌激素的前體。同時，睪酮可能影響許多身體系統(tǒng)和功能，包括：血生成，體內(nèi)鈣平衡，骨礦化作用，脂代謝，糖代謝和前列腺增長。

大多數(shù)睪酮與性激素結(jié)合球蛋白(SHBG)結(jié)合，在男性中也被稱為睪丸激素結(jié)合球蛋白；少數(shù)與白蛋白結(jié)合，一小部分以游離形式存在。游離睪酮被認為是生物活性成分。然而，睪酮與白蛋白結(jié)合較弱，所以所有非SHBG結(jié)合的睪酮被認為是生物可利用的。

在兒童期，過多睪酮會誘發(fā)男孩性早熟和女孩的男性化。在成年女性中，過量的睪酮會造成不同程度的男性化，包括多毛，痤瘡，月經(jīng)稀發(fā)，或不育。睪酮輕度至中度升高對男性通常無明顯癥狀，但對女性造成嚴重的影響。對于睪酮輕度至中度升高的確切原因往往不清楚。明顯升高的常見原因包括遺傳疾病(如先天性腎上腺皮質(zhì)增生癥)，腎上腺，睪丸和卵巢的腫瘤和運動員濫用睪丸激素或促性腺激素通。女性的睪酮降低會引起微妙的癥狀，這主要包括性欲下降和非特異性的情緒變化。在男性，它會導(dǎo)致性腺功能減退，這個特點將改變男性的第二性征和生育功能。

制備^[2-3]

報道一、

第一步：將30g雄烯二酮溶解于10倍重量的混合溶劑中(二氯甲烷∶四氫呋喃＝1∶ 1)，冷卻到-15℃。

第二步：將3g硼氫化鉀溶解在30ml蒸餾水或純水中。

第三步：用蠕動泵將第二步得到的硼氫化鉀的水溶液加到第一步獲得的、-8℃的 反應(yīng)體系中，流速0.2ml/min。

第四步：加畢，在-5℃至-10℃反應(yīng)至雄烯二酮反應(yīng)完全(HPLC跟蹤)，加入1g冰乙 酸破壞過量的硼氫化鉀，旋蒸回收溶劑，加入450ml蒸餾水，冷卻到10℃，過濾，水洗，真空干 燥，得粗品。

第五步：用10倍重量的無水乙醇溶解粗品，加入5wt％的活性炭脫色，趁熱過濾，減 壓濃縮出85wt％的乙醇，冷凍，結(jié)晶，過濾，冷凍的無水乙醇洗滌，80℃真空干燥，得白色結(jié) 晶。質(zhì)量經(jīng)檢測，結(jié)果如下：

熔點：153-156℃(文獻值：152-156℃)；含量98.5％(w/w)(HPLC法)；質(zhì)譜：289[M- H]⁺；核磁共振¹HNMR(CDCl₃)0.79(s，3H，CH3)，1.12(s，3H.CH3)，3.66(t，1H)，5.72(s，H， CH)；紅外譜圖IR(KBr，v/cm^-1)：3529，3381，3027，2943，2873，2847，1656，1610，1056。

經(jīng)檢測，產(chǎn)品是睪酮。副產(chǎn)3，17-二醇物含量0.45％(w/w)，睪酮收率達到了93％ (w/w)以上。

報道二、

步驟1：重組Y.lipolytica Polh菌株的構(gòu)建

以實驗室全合成的基因為模板，利用PCR手段獲得該酶的基因，連接克隆載體，實現(xiàn)基 因的大量擴增。將大量擴增的17β-hsd3和gdh基因片段，純化后分別連接到pINA1292和 pYLSC載體上，驗證成功后，轉(zhuǎn)化模式菌株Y.lipolytica Polh。在抗性平板上篩選陽性轉(zhuǎn)化子， 接種搖瓶發(fā)酵，用HPLC檢測發(fā)酵液中產(chǎn)物TS。檢測到有產(chǎn)物TS，說明構(gòu)建成功了具有轉(zhuǎn) 化AD為TS的重組菌株。本發(fā)明最終得到具有高效轉(zhuǎn)化AD為TS的Y.lipolytica Polh菌株。

步驟2：重組菌株的酶活力測定

酶活測定方法：采用HPLC方法測定。具體方法如下：取培養(yǎng)24h的菌液50mL,4℃， 8,000r/min離心5min收集菌體，用50mL pH 7.0的Tris-HCl緩沖液洗滌兩次，重懸于5ml 的該緩沖液中。冰浴中40％功率超聲破碎，工作2s間歇5s，工作時間10min。10,000r/min 離心30min獲得上清液，上清液中即為目的蛋白。酶活測定方法如下：酶活測定體系1mL 包括0.5mM NADPH,200μM AD(溶于甲醇)，再加入適量酶液。酶活力單位定義：37℃溫 度下，1min轉(zhuǎn)化1μmol AD生成TS的酶量定義為1個酶活單位(U)。葡萄糖脫氫酶活力 測定方法：1mL反應(yīng)體系包括50mM磷酸鈉緩沖液(pH 6.5)，10mM葡萄糖和1μM NADP+。 根據(jù)在340nm下NADPH吸光值的變化測定活力，酶活單位定義：每分鐘產(chǎn)生1μmol NADPH 所需要的酶量。酶活分別達到7.35U/mg和4.23U/mg。

步驟3：重組菌株全細胞轉(zhuǎn)化性能檢測

將該菌株以5％接種量接種于100mL BMGY培養(yǎng)基中，培養(yǎng)24h，然后以5％接種量接 種于裝有2L BMMY培養(yǎng)基的5L發(fā)酵罐中，持續(xù)添加甲醇進行誘導(dǎo)4天。離心回收菌體， 洗滌兩次，用一定量的50mM的Tris-HCl pH 7.5緩沖液復(fù)溶,加入底物AD進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化 條件為：轉(zhuǎn)化溫度為37℃，轉(zhuǎn)化pH為7.5，底物助溶劑為甲基化-β-環(huán)糊精(摩爾比例為1:1)， 生物量為200g/L，底物濃度為5g/L。經(jīng)過3次補料全細胞轉(zhuǎn)化后，15g/L雄甾烯二酮轉(zhuǎn)化 為14.3g/L睪酮，為國內(nèi)外首次通過構(gòu)建NADPH輔酶循環(huán)再生系統(tǒng)在畢赤酵母中利用雄甾 烯二酮轉(zhuǎn)化生產(chǎn)睪酮，最終實現(xiàn)提高轉(zhuǎn)化速率、高效生產(chǎn)睪酮的目的。

參考文獻

[1][中國發(fā)明,中國發(fā)明授權(quán)]CN201410484568.5一種檢測人血清中總睪酮的方法

[2] [中國發(fā)明,中國發(fā)明授權(quán)] CN201610435623.0 一種合成睪酮方法

[3] [中國發(fā)明] CN201610575007.5 一種微生物法轉(zhuǎn)化雄甾烯二酮生產(chǎn)睪酮的方法