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紫杉醇是从红豆杉科红豆杉属植物中分离出的一个具有独特作用机制的抗癌二萜类化合物,对卵巢癌、乳腺癌等癌症具有很好的治疗作用。紫杉醇的临床需求量大,但来源少,从红豆杉植物中提取仍然是紫杉醇的主要来源。在红豆杉中,紫杉醇的干重仅为0.02%,而7-木糖-10-去乙酰紫杉醇(7XDT)的含量是紫杉醇的10倍以上,但都作为废物未被利用。7XDT去掉C-7位木糖基即转变为10-去乙酰紫杉醇(10DT),再在其10位上经过酰化反应即可形成紫杉醇。因此,如何利用这一资源成为该研究领域的一个重要课题。
本研究从红豆杉植物的枝叶及其生长的土壤、桧柏树下腐叶覆盖的土壤中筛选出的多种菌株复筛,并通过4-甲基伞形花内酯-7B-D-木糖作为荧光标记底物进行菌种纯化,结合薄层层析(TLC)、高效液相色谱技术(HPLC)、高效液相色谱紫外光谱联用(LC-UV)等方法获得了一个具有选择性水解7XDT上7位木糖残基的细菌菌株,命名为imm-21。进一步研究了培养基成分、温度、pH值、菌量和底物浓度等因素对菌株imm-21转化7XDT的影响,在优化条件下,分析了菌株imm-21转化7XDT的动态。结果表明:麦麸培养基比LB培养基更有利于菌株imm-21转化7XDT;麦麸培养基含0.4%硫酸铵显著提高imm-21菌株转化7XDT的效率:在麦麸培养基中无论是添加燕麦木聚糖还是桦木木聚糖对转化效率没有明显影响;26℃不仅适合imm-21菌株的生长,也非常适合其对7XDT的转化;pH6.0为imm-21菌株转化7XDT为10DT的最佳pH,在此pH值下,不仅10DT产量最高,而且副产物很少;菌株imm-21转化7XDT的动态显示,在实验天数内,随着时间增加,7XDT含量不断减少而10DT产量不断增加;在底物浓度相同时,增加菌体数量可以提高转化效率;在菌体密度相同时,底物浓度250mg/L为时转化效果最好,效率达到66.5%、10DT产量达到166 mg/L。