中国红豆杉内生真菌在20升发酵罐中产紫杉醇的代谢规律研究[摘要]对1株分离自中国红豆杉的内生真菌，在20升发酵罐中进行液体发酵并测定各时期紫杉醇的含量变化。结果表明：该种内生真菌大量合成紫杉醇是在对数生长末期及稳定期，并在111时紫杉醇含量达到最高即可结束发酵。[关键词]中国红豆杉；内生真菌；液体发酵；紫杉醇引言红豆杉为红豆杉科(Taxaceae)植物，属于裸子植物亚门的古老树种，是冰川活动时期的孑遗植物，为世界上公认濒临灭绝的天然珍稀抗癌植物，在地球上已有250万年的历史。它的生态环境独特，散生于常绿阔叶林或针阔叶混交林，分布虽广，但数量稀少，种群密度小，自身繁殖力弱，生长速度慢[1]；目前，全球红豆杉属植物仅存11种，我国有4种1变种。即东北红豆杉(Taxus.cuspidata.sieb.et.Zucc)、西藏红豆杉(Taxus,wallichiana.Zucc)、云南红豆杉(Taxus.Tunanensis.Chengef.L.K.Fu)、中国红豆杉(Taxus.chinensis.Rehd)、南方红豆杉(Taxus.chinensis.Var.Mairei)[2]。红豆杉属植物在民间早有应用，如云南红豆杉的种子，枝叶就被作为驱虫、通经、利尿的草药应用[3]。美国国家癌症研究中心(NCL)在1958年开始的抗癌植物筛选工作中发现该属植物的树皮提取物有较强的抗肿瘤活性，1963年，E.Wall和M.C.Wani首先从太平洋红豆杉的树皮和根部分离到抗癌活性较强的纯化合物，随后通过X光衍射确定了其结构为一紫杉烷(Taxane)属萜类化合物，即紫杉醇(Taxol)。1971年，M.C.Wani发表了紫杉烷的化学结构。而具有紫杉烷独特骨架的衍生物及其生物碱类约有100个左右，其中多种成分具抗癌瘤作用，以紫杉醇作用最强[4]。紫杉醇(paclitaxel,商品名taxol)，分子式为C47H51O14N，分子量为853192,为一白色结晶体，熔点为213-216℃；微溶于水，易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂。紫杉醇分子在1位、2位和7位各有一个暴露的羟基，除1位的羟基由于在紫杉醇的三维立体结构中位置被屏蔽而呈现较不活泼的惰性外，其它位置的羟基都非常活泼，2位易被酰化，7位易发生氧化和异构化，10位上的乙酰基容易失去而形成去乙酰紫杉醇。紫杉醇13位上带有一长的脂侧链，在一定条件下能分解脱除脂侧链，形成baccatinIII，碱是紫杉醇脂侧链降解反应的催化剂[27]，也就是说，紫杉醇分子结构很容易发生变化。Schiff等后来证实紫杉醇具有独特的抗癌机制，它作用于细胞微管（Microtuble），通过与微管蛋白N端第31位氨基酸和第217～231位氨基酸结合，诱导和稳定微管蛋白聚合，抑制其解聚，增加聚合程度，使维管束不能与微管组织中心相互连接，将细胞周期阻断于G2/M期，导致有丝分裂异常或停止，阻止癌细胞增殖，它对黑色素瘤及妇女乳腺癌有较强的抑制作用,已作为新型抗癌药用于临床。1992年12月29日，美国食品和药品管理局(FDA)正式批准了紫杉醇作为妇女卵巢癌患者的抗癌药[5]。后又经多年的研究和临床实验,使紫杉醇的抗癌范围逐渐在扩大,目前进行的乳腺癌、肺癌、头颈部癌、软组织癌、白血病和胃肠道癌的临床试验已取得很好的效果，被认为是迄今为止人类发现的最有效的抗癌药物[6]。此外，临床上还观察到它对其他疾病有一定的应用潜力，例如，它具有抗类风湿性关节炎、抗疟的作用，对中风、早老性痴呆和先天性多囊肾病也有一定的疗效。紫杉醇由于其独特的抗癌机制，特别是对普通抗癌药物无能为力的某些晚期肿瘤均有良好疗效。但由于原料和生产技术的限制，全球紫杉醇的产量严重不足，因此价格昂贵，紫杉醇市场已面临供求关系的严重失衡。目前紫杉醇主要是从红豆杉树皮中提取的，红豆杉资源在世界上非常有限，红豆杉科植物生长缓慢，且树皮中紫杉醇含量又低（约万分之二）[7]。加之紫杉醇溶解性差，平均产量约0.015%生产，即每提取lkg紫杉醇需要砍1000～2000棵红豆杉的树皮。据估测（1993年），紫杉醇正式运用于临床以后，全球每年约需200kg以上。按现在的提取率0.03%计算，每年要收集700吨红豆杉树皮来提取，即使将全部的天然资源采伐，也只能满足短期需要。随着该药品应用范围的扩大，所需红豆杉数量将十分可观，这也给红豆杉资源带来严重威胁，直接从红豆杉树皮中提取紫杉醇，必然严重威胁生态平衡，造成对森林和...
VIP
