Ферменты плесневого грибка помогут удешевить производство стероидных препаратов — Газета.Ru
Ферменты плесневого грибка помогут удешевить производство стероидных препаратов — Газета.Ru | Новости
close
100%
Микробиологи из Пущино обнаружили у плесневых грибов Drechslera необычный фермент, способный определенным образом модифицировать стероиды. В природе этот процесс призван подстроить вещества растения под нужды гриба, а в промышленности поможет получать медицинские препараты от гормональных нарушений и аутоиммунных недугов дешевле, проще и эффективнее. Подробнее с результатами работы можно ознакомиться в журнале Fungal Biology. Проект поддержан грантом Российского научного фонда (РНФ).
Первая ассоциация со стероидами — спортсмены, желающие быстро нарастить мышечную массу, или же мясные животные от недобросовестных производителей.
Однако эти препараты также несут пользу медицине, помогая восстановить гормональный баланс, снизить воспаление (в том числе при аутоиммунных заболеваниях) и прочее.
Некоторые стероиды научились синтезировать из растительных веществ: половой гормон тестостерон, сигнальный прастерон и предшественник других стероидов андростадиендион. Модификации их молекул позволяют получить и другие стероиды. Соединения этой группы состоят из четырех углеродных колец и заместителей. Положение последних в пространстве определяет биологические эффекты, и именно на них важно концентрировать внимание при разработке и создании препаратов.
Живые клетки по умолчанию умеют ориентировать заместители относительно базовых колец правильным способом. В химическом синтезе часто приходится сталкиваться с применением очень специфичных и дорогих реагентов, проводить сложные реакции, но при этом положительный результат не гарантирован: например, можно получить трудно разделимую смесь стероидов с разным положением заместителей.
Микробиологи из Пущинского научного центра биологических исследований (Пущино) выяснили, что штамм плесневого грибка Drechslera может модифицировать стероидные андростадиендион, тестостерон и прастерон. Один из ферментов организма восстанавливает кетоновую (=О) группу в строго определенном положении (С17), а другой присоединяет гидроксильную (-ОН) группу в другом, также фиксированном месте (С7), но при этом ориентирует ее по разные стороны от базовых колец — в α- или β-расположении. Вероятно, это зависит от того, какой стероид вступает в реакцию.
Обнаруженные ферменты гриба очень специфичны и превосходят по гидроксилазной активности другие известные аналоги, например, взятые польскими учеными от патогена пчел Beauveria caledonica. Кроме того, их активностью можно управлять, внося стероиды либо к старому мицелию, либо к молодому. В этих случаях работают преимущественно разные ферменты.
«Полученные результаты открывают перспективы биотехнологического получения ценных стероидных соединений.
Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Новости
Дзен
Telegram
Дмитрий Самойлов
Мутное пойло
Что привело к массовому отравлению сидром в России
Дмитрий Пермяков
От какого спутника не скроются ВСУ
Какие задачи сможет выполнять «Кондор-ФКА»
Наталья Большакова
От больничного до кредиток
Владелец продукта по страхованию жизни и здоровья держателей кредитных карт Сбербанка Наталья Большакова о том, зачем молодой матери страховой полис
Георгий Бовт
Есть ли жизнь после GPS
Как, кого и когда можно заглушить
Марина Ярдаева
Не будите лихо, оно и так не спит
Чем опасен культ простого человека от режиссера Богомолова
Грибные ферменты сделают дешевле производство стероидов
Специалисты Пущинского научного центра биологических исследований обнаружили необычный для грибов фермент, участвующий в специфической модификации стероидов.
Стероидные препараты обладают мощным влиянием на организм человека. К ним относятся желчные кислоты, витамин D3, гормоны, регулирующие обмен воды и минеральных веществ, половые гормоны, а также вещества, участвующие в воспалительных реакциях и обладающие сигнальными функциями.
Все стероиды состоят из четырех углеродных колец и заместителей, положение и пространственная ориентация которых определяют специфику биологического действия отдельных веществ.
Иными словами, от того, где расположены и в какую сторону направлены эти группы относительно жесткого скелета, зависит, будет ли вещество связываться со специфическим белком-рецептором и запускать каскад биологических реакций.
Основное преимущество использования живых клеток в синтезе лекарственных веществ — возможность специфического преобразования молекул, при котором определенные фрагменты будут обращены в правильную сторону. В условиях химического синтеза чаще всего получается сложноразделимая смесь продуктов, часть которых не обладает желаемыми свойствами.
Микробиологи из Пущинского научного центра биологических исследований обнаружили у грибного штамма рода Drechslera способность трансформировать стероидные вещества, такие как андростадиендион, тестостерон и прастерон. Особый интерес для ученых представляли два фермента гриба: первый восстанавливает кетоновую (=О) группу в строго определенном положении (С17), а второй может присоединить гидроксильную (-ОН) группу в другом, также фиксированном месте (С7), но при этом расположить ее по разные стороны от кольца-основы.
Продукты работы второго фермента называются С7α- и С7β-гидроксистероиды. Ученые предполагают, что соотношение образующихся продуктов с α- или β-расположением гидроксильной группы зависит от структуры исходного стероидного субстрата.
Выбранный в рамках этой работы род плесневых грибов Drechslera интересен не только простотой культивирования в лабораторных условиях — уровень его специфической 7β-гидроксилазной активности превосходит все известные аналоги. Кроме того, в пользу использования именно этих грибов говорит возможность управления активностью ферментов. Например, можно увеличить долю продуктов с определенным положением гидроксильной группы путем одновременного внесения стероидного субстрата и мицелия в среду для дальнейшего культивирования. Добавление субстрата к уже зрелому мицелию способствует преимущественно восстановлению 17-кетогруппы.
«Полученные результаты открывают перспективы биотехнологического получения ценных стероидных соединений. В дальнейшем мы планируем выявить ген новой стероидной гидроксилазы и научить бактерии синтезировать ее в больших объемах.
Подробнее с результатами работы можно ознакомиться в журнале Fungal Biology. Проект поддержан грантом Российского научного фонда (РНФ).
- #Химия
Источник: Пресс-служба РНФ
Вам может быть интересно
10 августа
В Новосибирске состоится IX Международный форум технологического развития «Технопром-2022»
Победитель «Лидеров России» предлагает создать команду ученых для интенсивного импортозамещения в химической промышленности
5 августа
Экскурсии «Наука рядом»: в июле школьники узнали, как создают вакцины, увидели строительство судов и сыграли роботами в лазертаг
Стероидный гормон | Определение, классификация и функция
пути биосинтеза стероидных гормонов
Смотреть все СМИ
- Ключевые люди:
- Тадеус Райхштайн Грегори Пинкус
- Похожие темы:
- гормон стероидный препарат половой гормон гормон надпочечников экдизон
Просмотреть весь связанный контент →
стероидный гормон , любой из группы гормонов, принадлежащих к классу химических соединений, известных как стероиды; они секретируются тремя «стероидными железами» — корой надпочечников, яичками и яичниками, а во время беременности — плацентой.
Эти гормоны часто классифицируют в соответствии с органами, которые их синтезируют: стероиды надпочечников называются так потому, что они секретируются корой надпочечников, а половые гормоны вырабатываются яичниками и яичками. Однако это различие не является исключительным, поскольку кора надпочечников также секретирует половые гормоны, хотя и в меньшей степени, чем гонады, а яичники при аномальных условиях могут продуцировать адреналовые стероиды.
Тест «Британника»
Тест «Изучение человеческого тела»
Кора надпочечников вырабатывает гормоны коры надпочечников, которые состоят из глюкокортикоидов и минералокортикоидов. Глюкокортикоиды, такие как кортизол, контролируют или влияют на многие метаболические процессы, включая образование глюкозы из аминокислот и жирных кислот и отложение гликогена в печени.
Андрогены — мужские половые гормоны. Основной андроген, тестостерон, вырабатывается главным образом яичками и в меньших количествах корой надпочечников и (у женщин) яичниками. Андрогены в первую очередь ответственны за развитие и поддержание репродуктивной функции и стимуляцию вторичных половых признаков у мужчин. Андрогены также обладают анаболической (синтетической и конструктивной, а не деструктивной) функцией, стимулируя выработку скелетных мышц и костей, а также эритроцитов. Для усиления анаболической активности андрогенов без повышения их маскулинизирующей способности были разработаны анаболические стероиды.
Хотя первоначально эти синтетические гормоны предназначались для борьбы с болезнями, сопровождающимися истощением, ими злоупотребляли люди, желающие увеличить свою мышечную массу, например, спортсмены, стремящиеся получить конкурентное преимущество. Передозировка связана с серьезными побочными эффектами, включая бесплодие и ишемическую болезнь сердца.
Эстрогены являются одним из двух типов женских половых гормонов. Они секретируются в основном яичниками и в меньших количествах надпочечниками и (у мужчин) яичками. Эстрадиол является самым мощным из эстрогенов. Функционируя аналогично андрогенам, эстрогены способствуют развитию первичных и вторичных женских половых признаков; они также стимулируют линейный рост и созревание скелета. Было показано, что у других млекопитающих эти гормоны вызывают течку (течку). Выработка яичниками эстрогена резко падает во время менопаузы.
Прогестины, наиболее важным из которых является прогестерон, представляют собой другой тип женских половых гормонов и названы в честь их роли в поддержании беременности (прогестационном).
Эстрогены и прогестины циклически выделяются во время менструации. Во время менструального цикла лопнувший фолликул яичника (желтое тело) вырабатывает прогестерон, который делает слизистую оболочку матки восприимчивой к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. В этом случае плацента становится основным источником прогестерона, без которого беременность прервется. По мере развития беременности увеличивается выработка плацентой прогестерона, и эти высокие дозы подавляют овуляцию, предотвращая второе зачатие. Противозачаточные свойства прогестерона привели к разработке структурно модифицированных прогестинов и эстрогенов — оральных контрацептивов, известных как противозачаточные таблетки, используемые женщинами для предотвращения нежелательной беременности.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Карой Роджерс.Стероиды | Определение, структура и типы
стероидные гормоны
Посмотреть все СМИ
- Ключевые люди:
- Роберт Бернс Вудворд
- Похожие темы:
- стероидный гормон анаболический стероид сапогенин сапонин кардиотонический стероид
См.
всю связанную информацию →
стероид , любой из класса природных или синтетических органических соединений, характеризующийся молекулярной структурой из 17 атомов углерода, расположенных в четырех кольцах. Стероиды важны в биологии, химии и медицине. К группе стероидов относятся все половые гормоны, гормоны коры надпочечников, желчные кислоты и стеролы позвоночных, а также гормоны линьки насекомых и многие другие физиологически активные вещества животных и растений. Среди синтетических стероидов терапевтического значения большое количество противовоспалительных средств, анаболических (стимулирующих рост) средств и оральных контрацептивов.
Различные категории стероидов часто отличаются друг от друга названиями, которые относятся к их биологическому источнику — например, фитостеролы (содержащиеся в растениях), надпочечниковые стероиды и желчные кислоты — или к некоторым важным физиологическим функциям — например, прогестероны (способствующие вынашиванию плода).
), андрогены (способствующие развитию мужских качеств) и кардиотонические стероиды (способствующие правильной работе сердца).
Стероиды отличаются друг от друга природой присоединенных групп, положением групп и конфигурацией стероидного ядра (или гонана). Небольшие модификации в молекулярных структурах стероидов могут привести к заметным различиям в их биологической активности.
В этой статье рассказывается об истории, химии, биологическом значении и основах фармакологии стероидов. Для получения дополнительной информации о физиологической значимости и фармакологическом применении стероидов, см. Эндокринная система человека, эндокринная система и лекарство.
Первое терапевтическое применение стероидов произошло в 18 веке, когда английский врач Уильям Уизеринг использовал наперстянку, соединение, извлеченное из листьев наперстянки обыкновенной ( Наперстянка пурпурная ), для лечения отека. Изучение стероидов началось в начале 19 века с изучения неомыляемых (т.
е. остающихся нерастворенными после нагревания с избытком щелочи) материалов, в основном холестерина, животного жира и желчных камней, а также кислот, получаемых из желчи. Эта ранняя работа, с которой были связаны многие известные химики того времени, привела к выделению холестерина и некоторых желчных кислот достаточной чистоты и установила некоторые важные особенности их химического состава.
Однако понимание сложной структуры полициклических стероидов пришло только в начале 20-го века, после консолидации химической теории и развития химических методов, с помощью которых такие молекулы можно было расщеплять шаг за шагом. Напряженные исследования, особенно исследовательские группы немецких химиков Адольфа Виндауса и Генриха Виланда, в конечном итоге установили структуру холестерина; из родственных стеролов, стигмастерола и эргостерола; и желчных кислот. Исследование эргостерола было стимулировано осознанием возможности его превращения в витамин D. Лишь на заключительных этапах этой работы (1932) — расположение составляющих колец ядра, выясненное по результатам, полученным пиролитическим (тепловым разрывом связи) дегидрированием и рентгеноструктурным анализом.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчасКогда основы химии стероидов прочно заложены, в следующем десятилетии были выяснены структуры большинства физиологически активных стероидных гормонов половых желез и коры надпочечников. Дополнительный импульс исследованиям стероидов придали американский врач Филип С. Хенч и американский химик Эдвард К. Кендалл в 1919 г.49, что ранее трудноизлечимые симптомы ревматоидного артрита были значительно облегчены гормоном надпочечников кортизоном. Были разработаны новые способы синтеза стероидов, и многие новые аналоги прошли терапевтические испытания при различных болезненных состояниях. С этого начала развилась процветающая фармацевтическая промышленность стероидов, а вместе с ней и значительно расширенные фундаментальные знания о стероидных реакциях, которые повлияли на многие другие области химии.
Знания о биохимии стероидов росли с сопоставимой скоростью благодаря использованию радиоизотопов и новых аналитических методов.
