Arthrobacter simplex IAM 1660 배양에서 Steroid-△¹-dehydrogenase의 유도생성에 관한 연구

Abstract

steroid Δ^(1)-dehydrogenase는 9α-hydroxylase와 함께 미생물에서 steroid 모핵 분해에 중요한 역할을 할 뿐 아니라 corticoid 약물 제조에 필수적인 효소이다. 본 연구에서는 Arthrobacter simplex IAM 1660의 steroid Δ^(1)-dehydrogenase을 유도시키는 유도물질의 특성과 효소활성의 저해 및 효소의 기질특이성에 관하여 연구하였다. 이 균주의 배양액에 유도물질로서 각종 steroid를 첨가하여 배양함으로서 steroid Δ^(1)-dehydrogenase를 유도 시킨 후 intact cell에 의해 hydrocortisone이 prednisolone으로 전환되는 것으로 본 효소의 활성 여부를 확인하였다. 이 균주에서 각종 steroid에 의한 steroid-Δ^(1)-dehydrogenase 유도 효과를 검토해 본 결과, steroid C-3에 ketone기를 공통적으로 지니고 C-17에 짧은 측쇄를 지니거나 비측쇄인 유도 물질이 유도 효과를 크게 나타낸 반면 cholesterol이나 β-sitosterol, ergosterol 등에 의해서는 효소 활성이 나타나지 않았다. Δ^(1)-dehydrogenase 유도 생성을 극대화 하기 위한 배양조건은 0.01％ hydrocortisone을 유도물질로서 대수증식기 초기에 첨가한 후 15시간 배양하는 것이 최적이었다. steroid Δ^(1)-dehydrogenase 활성이 iron-chelator인 o-phenanthroline과 cupuric sulfate, potassium, cyanide,a.a-dipyridyl에 의해 억제되는 것으로 steroid Δ^(1)-dehydrogenase system에 iron containing protein 관여를 생각할 수 있다. Hydrocortisone에 의해 유도 생성된 steroid Δ^(1)-dehydrogenase의 기질특이성을 살펴보면 C-3에 hydroxyl를 지닌 cholesterol을 제외한 cholestenone, progesterone, testosterone의 3-ketosteroid 물질들은 본 효소에 의해 Δ^(1)-dehydrogenated product로 전환되는 것으로 본 효소는 3-ketosteroid에 대한 substrate specificity가 높은 것으로 생각된다.;Steroid Δ^(1)-dehydrogenase is a key-enzyme involved in the cleavage of A ring of steroid. Thus it is very important for the production of corticosteroid. Since steroid Δ^(1)-dehydmgenase has been known to a inducible enzyme, we studied the effect of various steroids on induction of steroid Δ^(1)-dehydrogenase in culture of A. simplex IAM 1660. And it was observed that Δ^(1)-dehydrogenase was most effectively induced by hydrocortisone, progesterone, prectnisolone and admstendione, while the enzyme was not induced by cholesterol, β-sitosterol, ergosterol and stigmasterol. The presence of a 3-ketone functional group and etheir 17-short side chain or no side chain in inducer structure was essentially required for the induction of Δ^(1)-dehydrcgenase. The treatment of iron chelator,o-phenanthroline, cupric sulfate and potassium cyanide seem to inhibit steroid Δ^(1)-dehydrogenase which was stimulated by hydrocortisone. This may suggest that the participation of iron-containing protein in Δ^(1)-dehydrigmase system. Conversion of cholestenone, progesterone and testosterone to their respective Δ^(1)-dehydrogenated product was ohserved from the hydrocortisone-induced Arthrobacter simplex TAM 1660. These results m y indicate that steroid Δ^(1)-dehydmgemse has substrate specificity for S-ketosteroid.