项目背景
17α-羟基黄体酮是一类是在黄体酮的 C17 位置发生羟基化修饰的衍生物，被广泛地用作抗雄性激素药物。对黄体酮的羟基化修饰一方面可以增强该药物的极性和提高溶解度，进而增进在血液中的药物含量；另一方面，羟基化修饰还可以对底物起到一定的活化作用，便于如糖基化等的后续催化反应发生。17α-羟基黄体酮可以预防婴儿早产，对月经不调、子宫内膜癌等疾病有很好的疗效；此外，17α-羟基黄体酮还是合成安宫黄体酮、羟化可的松、泼尼松等多种常见皮质激素类药物的中间体。工业生产主要采用化学法合成，传统方法以天然植物提取物薯蓣皂素为起始原料，皂素原料经过缩酮开环、酰化、水解、氧化和消除等步骤可获得 17-HP；以 4-雄烯二酮（4AD）为原料生产 17-HP的工艺是经由氰基加成、3 位醚保护、格氏加成、脱色精制等步骤生产，存在原料资源有限、路线长、成本高及污染严重等问题。
技术特点及研究进展
采用微生物转化法，以黄体酮为底物，构建微生物细胞工厂通过羟基化反应生成目标产物 17α-羟基黄体酮（17-HP）。采用以上构建及优化好的带有源于斑马鱼的 CYP17A2（MA_CYP17A2）毕赤酵母工程菌全细胞催化的方式进行 17-HP 合成，产物分析表明MA_CYP17A2 仅拥有黄体酮 C17 位羟化酶活性（17-HP 产量为 43.50±4.71 mg/L），通过CPR 筛选及辅因子再生及转运蛋白共表达等优化方式后，工程菌的 17-HP 产量达到141.26±4.84 mg/L，底物转化效率达到 47.09%，且无副产物产生。与化学法相比，本研究获得的 MA_CYP17A2 对黄体酮进行羟基化催化时有良好的产物选择性，经过 HPLC检测无副产物产生，产品质量较好，分离简单。