[發(fā)明專利]一種高效轉(zhuǎn)化維生素D3為其活性形式的菌株及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011330526.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112322549B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許正宏;李會(huì);史勁松;何鵬;張曉梅;龔勁松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N1/20
• 分類號(hào): C12N1/20;C12P7/02;C12N1/02;C12Q1/04;C12R1/11
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發(fā)明公開(kāi)了一種高效轉(zhuǎn)化維生素D3為其活性形式的菌株及其應(yīng)用，本發(fā)明屬生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一株高效轉(zhuǎn)化維生素D3的巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)H?1及其應(yīng)用，該菌株保藏在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號(hào)為CGMCC No.20362。巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)H?1能轉(zhuǎn)化維生素D3為25?OH?VD3和1α,25?diOH?VD3，在底物投料量為1.0g/L的條件下，底物轉(zhuǎn)化率達(dá)95％，25?OH?VD3濃度達(dá)26mg/L，摩爾得率4.90％；1α,25?diOH?VD3濃度達(dá)23mg/L，摩爾得率4.25％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效轉(zhuǎn)化維生素D3為其活性形式的菌株及其應(yīng)用，尤其涉及一株巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)H-1及其高效轉(zhuǎn)化維生素D3為25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3的方法。

背景技術(shù)

維生素D3是固醇類衍生物，在世界衛(wèi)生組織的基本藥物目錄中，維生素D3是衛(wèi)生系統(tǒng)中最安全，最有效的藥物，其在人體內(nèi)的主要活性形式為25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3。25-OH-VD3能夠抑制細(xì)胞增生、刺激細(xì)胞分化、抑制腎素合成、刺激巨噬細(xì)胞內(nèi)抑菌肽合成和促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞鈣離子內(nèi)流，被用于治療骨質(zhì)疏松癥、佝僂病、骨軟化癥等代謝性骨病的治療，以及血液透析所致的低血鈣癥，使血清鈣水平增高。 25-OH-VD3是獲得美國(guó)食品藥品管理局(FDA)認(rèn)證的一般公認(rèn)安全級(jí)(GRAS)維生素D3代謝物，直接補(bǔ)充25-OH-VD3，能夠縮短維生素D3在機(jī)體的代謝過(guò)程，加快鈣的吸收速度，減輕肝臟的負(fù)擔(dān)，同時(shí)避免了因腸道損傷，肝臟、腎臟功能障礙時(shí)在吸收利用方面的影響。25-OH-VD3在飼料添加劑方面也有廣泛應(yīng)用，通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫增強(qiáng)對(duì)疾病抵抗力，并能能夠改善禽畜肉品質(zhì)。1α,25-diOH-VD3是比25-OH-VD3活性更高的形式，用于調(diào)節(jié)血漿鈣和磷的穩(wěn)態(tài)，控制多種細(xì)胞反應(yīng)，包括細(xì)胞分化和增殖，已經(jīng)在臨床上用于治療慢性腎功能衰竭，甲狀旁腺功能亢進(jìn)癥，骨質(zhì)疏松癥和牛皮癬，生理活性比25-OH-VD3高2～5倍。

活性維生素D3最初由生物組織中提取的，但分離困難、成本高昂且收率極低，嚴(yán)重制約了其應(yīng)用。目前生產(chǎn)羥基維生素D3的常用方法有化學(xué)合成與生物催化法。化學(xué)合成法的基本路線是以膽固醇及相關(guān)衍生物為原料，通過(guò)多步化學(xué)反應(yīng)(需要多步基團(tuán)保護(hù)和脫保護(hù)，經(jīng)光照反應(yīng)，開(kāi)環(huán)和異構(gòu)化)獲得活性維生素D3，但該過(guò)程反應(yīng)步驟多、轉(zhuǎn)化率低，且分離純化過(guò)程復(fù)雜。微生物轉(zhuǎn)化法通過(guò)微生物進(jìn)行，具有生產(chǎn)成本低、條件溫和，安全低耗等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的活性VD3藥物生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于維生素D3是脂溶性化合物，在水相中溶解度極低，造成轉(zhuǎn)化過(guò)程中底物投料濃度和轉(zhuǎn)化效率都非常低，這些問(wèn)題直接成為25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3工業(yè)生產(chǎn)中的瓶頸。因此，篩選一株高效轉(zhuǎn)化維生素D3的微生物具有非常重要的意義，目前關(guān)于巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)H-1用于轉(zhuǎn)化維生素D3同時(shí)生成25-OH-VD3和 1α,25-diOH-VD3的研究未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一株高效轉(zhuǎn)化維生素D3的巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)H-1，以及利用該菌株轉(zhuǎn)化維生素D3為25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3的方法，可達(dá)到高底物投料濃度、高底物轉(zhuǎn)化率、高產(chǎn)物得率的要求。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的發(fā)明人從土壤樣品中分離篩選獲得一株巨大芽孢桿菌(Bacillusmegaterium) H-1，該菌于2020年9月4日保藏在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心（保藏單位地址：北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào)），保藏編號(hào)為CGMCC No.20362。

應(yīng)用上述微生物轉(zhuǎn)化維生素D3生產(chǎn)25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3的方法，其步驟如下：