Математическое моделирование биомеханики процесса биотрансформации бетулина нерастущими клетками Rhodococcus rhodochrous ИЭГМ 66
Автор: Ившина И.Б., Тарасова Е.В., Осипенко М.А., Няшин Ю.И., Гришко В.В., Горбунов А.А.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 1 (59) т.17, 2013 года.
Бесплатный доступ
Тритерпеноиды – класс природных соединений ациклической или полициклической структуры, широко представленных в растительном мире. Типичный представитель данного класса – пентациклический тритерпеноид бетулин – относится к наиболее значимым источникам фармакологически активных соединений. Синтез новых производных бетулина осуществляется как химическими, так и биокаталитическими методами. Перспективным интермедиатом в синтезе противоопухолевых и противовирусных агентов является 3-оксобетулин, продукт направленной окислительной биотрансформации бетулина актинобактериями рода R hodococcus. В настоящей работе проведено экспериментальное исследование процесса биотрасформации бетулина в 3-оксобетулин нерастущими клетками родококков. Подобраны условия процесса биотрансформации бетулина, при которых выход целевого продукта составляет свыше 50%. Исследована динамика образования 3-оксобетулина в процессе биотрансформации бетулина в условиях использования различных концентраций субстрата. На основе экспериментальных данных определены кинетические закономерности процесса биотрансформации в зависимости от уровня рН, концентрации используемой биомассы и концентрации вносимого субстрата. Проведено феноменологическое рассмотрение биомеханики процесса биотрансформации бетулина, которая определяется механикой движения клеток родококков и окружающей их жидкости с субстратом. При использовании различных вариантов метода наименьших квадратов разработан методологический подход к математическому моделированию и определены кинетические константы процесса окислительной биоконверсии бетулина. Проведено сравнение экспериментальных данных с результатами разработанной теоретической модели. Выбор оптимальных значений параметров процесса биотрансформации бетулина иллюстрируется моделью поверхности отклика. Полученные данные могут быть использованы для дальнейшей оптимизации процесса биокаталитического синтеза 3-оксобетулина.
Бетулин, 3-оксобетулин, биомеханика, биотрансформация, rhodococcus rhodochrous иэгм 66, поверхность отклика, метод наименьших квадратов
Короткий адрес: https://sciup.org/146216082
IDR: 146216082
Список литературы Математическое моделирование биомеханики процесса биотрансформации бетулина нерастущими клетками Rhodococcus rhodochrous ИЭГМ 66
- Куюкина М.С., Ившина И.Б., Осипенко М.А., Няшин Ю.И., Тюленёва А.Н., Серебренникова М.К., Криворучко А.В. Кинетическая модель процесса иммобилизации бактериальных клеток на твердом носителе//Российский журнал биомеханики. -2007. -Т. 11, № 2 (52). -С. 79-87.
- Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. -М.: Физматгиз, 1962. -336 с.
- Тарасова Е.В., Гришко В.В., Ившина И.Б. Биокаталитическое получение 3-оксобетулина -ключевого интермедиата в синтезе фармакологически активных соединений//Вестник Уральской медицинской академической науки. -2011. -№ 4/1 (38). -С. 203-205.
- Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. -М.: Наука, 1979. -944 с.
- Alakurtti S., Mäkelä T., Koskimies S. Pharmacological properties of the ubiquitous natural product betulin//European Journal of Pharmaceutical Sciences. -2006. -Vol. 29, No. 1. -P. 1-13.
- Chen J., Zheng Y.-G., Shen Y.-C. Biotransformation of p-methoxyphenylacetonitrile into p-methoxyphenylacetic acid by resting cells of Bacillus subtilis//Biotechnology and Applied Biochemistry. -2008. -Vol. 50. -P. 147-153.
- Gill P.E., Murray W., Wright M.H. Practical optimization. -London: Academic Press, 1981. -509 p.
- Kim, Tae-Kang, Jun-ho Choi, In-Koo Rhee. Purification and characterization of a cyclohexanol dehydrogenase from Rhodococcus sp. TK6//Journal of Microbiology and Biotechnology. -2002. -Vol. 12, No. 1. -P. 39-45.
- Krier F., Kreit J., Millière J.-B. Characterization of partially purified alcohol dehydrogenase from Rhodococcus sp. strain GK1//Letters in Applied Microbiology. -1998. -Vol. 26. -P. 283-287.
- Liu J., Fu M.L., Chen Q.H. Biotransformation optimization of betulin into betulinic acid production catalysed by cultured Armilaria luteo-virens Sacc ZJUQH100-6 cells//Journal of Applied Microbiology. -2010. -Vol. 110, No. 1. -P. 90-97.
- Ludwig B., Akundi A., Kendall K. A long-chain secondary alcohol dehydrogenase from Rhodococcus erythropolis ATCC 4277//Applied and Environmental Microbiology. -1995. -Vol. 61, No. 10. -P. 3729-3733.
- Muffler K., Leipold D., Scheller M.-C. Biotransformation of triterpenes//Process Biochemistry. -2011. -Vol. 46, No. 1. -P. 1-15.
- Orlov A.V., Khazipova G.R., Komissarova N.G., Shitikova O.V., Spirikhin L.V., Yunusov M.S. Trofimov synthesis of betulin derivatives with 2,3-annelated pyrrole//Chemistry of Natural Compounds. -2011. -Vol. 46, No. 6. -P. 906-909.
- Parra A., Rivas F., Garcia-Granados A., Martinez A. Microbial transformation of triterpenoids//Mini-Reviews in Organic Chemistry. -2009. -Vol. 6, No. 4. -P. 307-320.
- Santos R.C., Salvador J.A.R., Marín S. Novel semisynthetic derivatives of betulin and betulinic acid with cytotoxic activity//Bioorganic and Medical Chemistry. -2009. -Vol. 17, No. 17. -P. 6241-6250.
- van der Waerden B.L. Mathematische statistik. -Berlin -Göttingen -Heidelberg: Springer-Verlag, 1957. -435 p.
- Wang Z., Zhao F., Chen D., Li D. Biotransformation of phytosterol to produce androsta-diene-dione by resting cells of Mycobacterium in cloud point system//Process Biochemistry. -2006. -Vol. 41. -P. 557-561.
- Yang S., Zhang H. Optimization of cholesterol oxidase production by Brevibacterium sp. employing response surface methodology//African J. of Biotechnology. -2012. -Vol. 11 (33). -P. 8316-8322.
