基于细胞性质分析不同有机溶剂对简单节杆菌C1,2脱氢反应的影响

骆健美,宋 妍,王建锋,宁 静,成永新,郑 宇,申雁冰

(工业发酵微生物教育部重点实验室(天津科技大学) 天津市工业微生物重点实验室 天津科技大学生物工程学院，天津 300457)

微生物的C1,2位脱氢反应是工业生产氢化泼尼松及其同系物最有价值的一类反应，也是工业上采用发酵法生产甾体药物的典型代表。甾体药物母核C1,2位引入双键后，能成倍地提高抗炎和抗过敏活性，副作用也更小[1，2]。在众多具有C1,2位脱氢能力的微生物中，简单节杆菌(Arthrobactersimplex)以专一性高、反应速度快等优点成为研究和应用较广泛的菌株[3，4]。甾体化合物的生物转化反应中底物的难溶性是限制转化反应效率的重要瓶颈[5]。目前，工业上主要通过加入有机溶剂提高底物的溶解度，其中，甲醇、乙醇、二甲基亚砜(DMSO)和二甲基甲酰胺(DMF)的应用最为广泛[6～10]。

研究者大多将有机溶剂加入后转化反应效率的提高归结为底物的增溶作用。但事实上，添加有机溶剂后转化反应中微生物的各种生理性质都会发生变化，进而对转化反应产生影响。骆健美等[11]研究发现，不同浓度乙醇对甾体C1,2脱氢反应菌种——简单节杆菌的结构、生长和生理代谢产生影响。乙醇浓度的增大使得微生物的代谢活力和跨膜电位下降、细胞膜通透性增强，当乙醇浓度为8％时，细胞完整性明显被破坏。

作者以简单节杆菌TCCC 11037催化醋酸可的松(CA)的C1,2脱氢反应为模型，通过分析4种有机溶剂甲醇、乙醇、DMSO和DMF加入后微生物的细胞存活率、生理代谢活力、细胞膜通透性及细胞完整性的变化，探讨不同有机溶剂下转化反应效率产生差异的原因，拟为今后从细胞学特性方面加以改善，以进一步建立提高有机介质微生物转化反应效率的新方法提供理论指导。……