77. Гормон роста человека. Механизм биологической активности и перспективы применения в медицинской практике. Микробиологический синтез. Конструирование продуцентов

Гормон роста (ГР) или соматотропин вырабатывается клетками передней доли гипофиза. Стимулирует рост костей, хрящей и массы внутренних органов, усиливает биосинтез белков и гликогена, способствует мобилизации жиров из жировых депо.В плазме крови увеличивается при стрессорных воздействиях на организм. При недостаточной в молодом растущем организме - задержка роста, ведущая к карликовости. Избыточная продукция в молодом возрасте – гигантизм, в зрелом возрасте приводит к акромегалии (неравномерное разрастание скелета, непропорциональное увеличение костей черепа, кистей рук, стоп).

Применение: используют при нарушении роста у детей, для лечения нервных расстройств, помогает людям с депрессией, для профилактики старческих заболеваний, т.к. по некоторым данным введение старым людям гормона роста замедляет старение, увеличивает массу мышц и повышает минерализацию костей.

Биотехнологическое получение гормона роста: при синтезе ДНК на мРНК гормона получается ген, который расщепляется в бактериальных клетках с образованием активного гормона.

78. Производство ферментных препаратов. Ферменты, используемые как лекарственные средства. Протеолитические ферменты. Амилолитические, липолитические ферменты. L-Аспарагиназа. Проблемы стандартизации целевых продуктов.

Источники получения ферментных препаратов 1. Растительное сырье (солод, листья инжира). 2. Органы, и ткани животных (поджелудочная железа (трипсин, амилаза, липаза), слизистые оболочки желудков и тонких кишок свиней (пепсин и липаза).3. МКО (могут синтезировать одновременно комплекс ферментов). Преимущества МКО: неприхотливы к составу пит среды, легко переключаются с синтеза одного фермента на другой, короткий цикл роста. Для промышленного получения используют природные штаммы МКО и мутантные.

Энзимотерапия–использование ферментов в качестве ЛС.

Протеолитические ферменты— белки, расщепляют пептидные связи между АК в белках и пептидах. Играют важную роль в переваривании белков пищи в ЖКТ. Препараты: Фестал, Панкреатин, Мезим форте, Креон, содержат пепсин, трипсин, используют для заместительной терапии при нарушениях переваривания в-в в жкт.

Амилолитические ферменты (α и β амилазы) - катализируют реакции гидролиза крахмала. Применяют при недостаточности поджелудочной железы.

Липолитические ферменты — расщепляют жиры на глицерин и жирные кислоты (липаза, панкреатическая фосфолипаза). Применяют в косметологии для коррекции фигуры и др. Тест на липазу – при остром панкреатите.

Стрептокиназа и урокиназа активаторы фибринолиза при тромбозах (инфаркт миокарда).

L-аспарагиназа – фермент класса гидролаз. При в/в введении ↓ концентрации аспарагина в крови и тканевой жидкости. Имеет подтвержденную противоопухолевую активность. При уменьшении концентрации аспарагина лейкозные клетки испытывают дефицит этой АК→ апоптоз опухолевой клетки → при воздействии L-аспарагиназы достигается избирательная регрессия опухолевой ткани.

Стандартизация- операция по доводке активности препарата до стандартной.

Проблемы: результаты на всех стадиях сильно изменяются не только от завода к заводу, но и на одном и том же предприятии в операциях, проведенных в разное время, что не допустимо.

79. Ферментные препараты как биокатализаторы в фармацевтической промышленности. Ферменты трансформации бета-лактамных антибиотиков. Ферментные препараты, используемые в генетической инженерии (рестриктазы, лигазы и т.д.).

Ферменты-биокатализаторы в фарм пром-сти: разделение рацемических смесей (cмесь зеркальных изомеров одного вещества) для получения L-аминокислот с помощью аминоацилазы. L- Аспарагиновую кислоту получают с помощью аспартазы Е. coli. Использование ацилаз АК позволяет разделить их L- и D-изомеры. Ряд реакций трансформации, ведущих к получению стероидных препаратов, основан практически на ферментативной активности не растущих клеток микроорганизмов.

Бета-лактамазы – это разнообразный класс ферментов, продуцируемых бактериями, которые расщепляют бета-лактамное кольцо, инактивируя бета-лактамные антибиотики - основной механизм устойчивости. Способность к продукции бета-лактамаз выявляется у грам (+), так и грам (-). Практически все бактерии способны синтезировать данные ферменты. МКО могу продуцировать бета-лактамазы благодаря наличию соответствующих генов в хромосоме.

4 основных класса бета-лактамаз — А, В, С и D.

Ферменты, применяемые в генной инженерии:

- ферменты, с помощью которых получают фрагменты ДНК (рестриктазы)-разрезание молекулы ДНК;

- ферменты, синтезирующие ДНК на матрице ДНК (полимеразы) или РНК (обратные транскриптазы);

- ферменты, соединяющие фрагменты ДНК (лигазы);

- ферменты, позволяющие осуществить изменение структуры концов фрагментов ДНК.

80. Источники получения стероидных гормонов. Проблемы трансформации стероидных структур. Преимущества биотрансформации перед химической трансформацией. Штаммы микроорганизмов, обладающие способностью к трансформации (биоконверсии) стероидов.

Стероидные гормоны- группа физиологически активных веществ, регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека; основное сырье для синтеза гормональных стероидов – стеролы растительного и животного происхождения: фитостерол и холестерол. Почти все стероидные лекарства можно получить из стеролов через 17-кетоандростаны.

2 основных способа получения базовых стероидных соединений:

• химическая трансформация сапогенинов, (диосгенин, гекогенин) до С21 стероидов (16-дезоксипрогненолон);

• микробиологическая трансформация стеролов до С19 или С22 стероидов.

Сократились запасы сырья для производства стероидных препаратов. Дефицит стероидного сырья может быть компенсирован стеролами - дешевым сырьем для микробиологического синтеза:

• холестерол – получают из шерстного жира и костного мозга крупного рогатого скота;

• фитостеролы – могут быть получены из отходов переработки соевых бобов, сульфатного мыла и талового пека - отходов переработки древесины.

В биотехнологиях стероидов обычно используют целые клетки МКО, что дешевле по сравнению с применением ферментов.

Чаще всего в качестве микроорганизмов трансформаторов используют актинобактерии (род Mycobacterium, Rhodococcus) и мицелиальные грибы.

81. Биотехнологическое производство аскорбиновой кислоты. Микроорганизмы-продуценты. Различные схемы биосинтеза в промышленных условиях. Химический синтез аскорбиновой кислоты и стадия биоконверсии в производстве витамина С.

Биологические функции: участие в биосинтезе стероидов, в реакциях гидроксилирования (биосинтез коллагена). При недостатке витамина С нарушается: обмен в соединительной ткани, повышается проницаемость капилляров, что ведет к кровоизлияниям и цинге.

Основные способами получения данного витамина: выделение из растительного сырья, химический синтез из Д-глюкозы через Д-сорбит, биотехнологический способ (комбинированный химико-ферментативный процесс).

Синтез - многостадийный химический процесс, в котором только одна стадия представлена трансформацией d-сорбита в L-сорбозу при участии ацетатных бактерий. Для получения сорбозы используют глубинную ферментацию. По окончании ферментации сорбозу выделяют из культуральной жидкости.

Биологическая стадия процесса катализируется мембраносвязанной полиолдегидрогеназой.

Химическая включает следующие этапы:

- конденсация сорбозы с диацетоном и получение диацетон-L-сорбозы,

- окисление последней до диацетон-2-кето-L-гулоновой кислоты,

- гидролиз последней с получением 2-кето-L-гулоновой кислоты;

- энолизация последней с последующей трансформацией в L-аскорбиновую кислоту.

Аскорбиновую кислоту используют как антиоксидант в медицине и пищевой промышленности.

Синтез витамина С енолизацией 2-кето--гулоновой кислоты, которую, получают методом двухстадийного микробиологического синтеза.

Основные продуктивными МКО: мутантные штаммы Erwinia punctata и Corynebacterium sp.,

Медицинская биохимия