[go: up one dir, main page]

CZ303607B6 - Codeine-hydrolyzing strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism to 14-OH-codeine and 14-OH-codeinone - Google Patents

Codeine-hydrolyzing strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism to 14-OH-codeine and 14-OH-codeinone Download PDF

Info

Publication number
CZ303607B6
CZ303607B6 CZ20110761A CZ2011761A CZ303607B6 CZ 303607 B6 CZ303607 B6 CZ 303607B6 CZ 20110761 A CZ20110761 A CZ 20110761A CZ 2011761 A CZ2011761 A CZ 2011761A CZ 303607 B6 CZ303607 B6 CZ 303607B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
codeine
ccm
formula
strain
medium
Prior art date
Application number
CZ20110761A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2011761A3 (en
Inventor
Babiak@Peter
Kyslíková@Eva
Kyslík@Pavel
Hájícek@Josef
Original Assignee
Zentiva, K.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zentiva, K.S. filed Critical Zentiva, K.S.
Priority to CZ20110761A priority Critical patent/CZ303607B6/en
Priority to PCT/CZ2012/000116 priority patent/WO2013075676A1/en
Publication of CZ2011761A3 publication Critical patent/CZ2011761A3/en
Publication of CZ303607B6 publication Critical patent/CZ303607B6/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/18Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms containing at least two hetero rings condensed among themselves or condensed with a common carbocyclic ring system, e.g. rifamycin
    • C12P17/188Heterocyclic compound containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen atoms and oxygen atoms as the only ring heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/41Rhizobium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

The present invention relates to a strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism, which is capable of hydrolyzing codeine in position 14 with 100 percent conversion of the starting codeine of the general formula 1 to 14-hydroxycodeine of the general formula 2 and 14-hydroxycodeinone of the general formula 3. The present invention further relates to the use of the Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism for hydroxylation of codeine of the general formula 1 and related alkaloids in position 14 as well as to a process for preparing biomass of the strain of the Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism, where the microorganism is cultured in a simple or inflow cultivation at a temperature ranging from 20 to 35 degC on the LB complex medium or on LBTE medium at the initial pH value in the range of 4 to 9.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká hydroxylace kodeinu vzorce 1, na 14-hydroxykodein vzorce 2 a 14-hydroxykodeinon vzorce 3 kmenem mikroorganismu Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947. Při hydroxylaci vzniká převážně 14—hydroxykodein vzorce 2.The present invention relates to the hydroxylation of codeine of formula 1 to 14-hydroxycodeine of formula 2 and 14-hydroxycodeinone of formula 3 with a strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947.

ioio

Reakce poskytuje 100% konverzi kodeinu na 14-hydroxykodein vzorce 2 a 14-hydroxykodeinon vzorce 3 při počáteční koncentrací kodeinu 1,5 g/1, 90% při 3,0 g/1 a při počáteční koncentraci 6 g/1 je konverze 47 %.The reaction provides 100% conversion of codeine to 14-hydroxycodein of formula 2 and 14-hydroxycodeinone of formula 3 at an initial codeine concentration of 1.5 g / l, 90% at 3.0 g / l, and at an initial concentration of 6 g / l the conversion is 47% .

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Kodein, morfin a thebain patří mezi přírodní alkaloidy, které jsou produkovány mákem setým (Papaver somruje rum). Zavedení hydroxyl skupiny do C-l 4 pozice morfin alkaloidové struktury je využíváno pro přípravu látek oxykodon, naloxon, oxymorfon a naltrexon, které se v medicíně používají jako analgetika, antitussiva a léky pro odvykání drogové a alkoholové závislosti. Nejpoužívanější výchozí surovinou pro chemickou výrobu těchto opiátů je thebain, minoritní kom25 ponenta v přírodním opiovém extraktu. Ten je konvertován oxidací (peroxykyselinou) na 14hydroxykodeinon (López, D, Quióoa, E., Riguera, R. 1994 Tetrahedron Lett., 31,5727-5730). Vzhledem k tomu, že kodein a morfin jsou mnohem dostupnější než thebain, jsou tedy perspektivními prekurzory pro přípravu 14-hydroxy opiátů. Popsané chemické metody vykazují nízké výtěžky, hromadění těžko separovatelných vedlejších produktů a nutnost použití nežádoucích těžkých kovů (Zhang, Q., Rich, J. O., Cotterill, C., Pantaleone D. P., Michels, P. C, 2005 J. Am. Chem. Soc. 127,7286-7287).Codeine, morphine and thebaine are natural alkaloids produced by poppy (Papaver somruje rum). Introduction of the hydroxyl group at the C-14 position of the morphine alkaloid structure is used for the preparation of oxycodone, naloxone, oxymorphone and naltrexone, which are used in medicine as analgesics, antitussives and drugs for drug and alcohol dependence cessation. The most commonly used starting material for the chemical production of these opiates is thebaine, a minor component of the natural opium extract. This is converted by oxidation (peroxyacid) to 14-hydroxycodeinone (Lopez, D, Quioo, E., Riguera, R. 1994 Tetrahedron Lett., 31,5727-5730). Since codeine and morphine are much more accessible than thebaine, they are therefore promising precursors for the preparation of 14-hydroxy opiates. The chemical methods described show low yields, the accumulation of hardly separable by-products and the necessity of using unwanted heavy metals (Zhang, Q., Rich, JO, Cotterill, C., Pantaleone DP, Michels, P. C., 2005 J. Am. Chem. Soc. 127,7286-7287).

Počátky zájmu o získání efektivnějších analgetik z přírodních opiátů pomocí biotransformací spadá do 1960 let. První práce popisující schopnost basidíomycety Trametes sanguinea transfor35 movat thebain pomocí allylic oxygenací a demetylací na 14-hydroxykodeinon a následnou redukcí na 14-hydroxykodein popsal Iizuka a kol. (Iizuka, K., Okuda, S., Aida, K., Asai, T., Tsuda, K., Yamada, M., Seki, 1. 1960 I. Chem. Pharm. Bull. 8, 1056-7 a Iizuka, K., Yamada, M., Suzuki, J., Seki, I., Aida, K., Okuda, S., Assay, T., Tsuda, K. 1962, Chem. Pharm. Bull. 10, 6770).The beginnings of interest in obtaining more effective analgesics from natural opiates through biotransformation date back to the 1960s. The first work describing the ability of the basidiomycetes Trametes sanguinea to transform thebaine by allylic oxygenation and demethylation to 14-hydroxycodeinone and subsequent reduction to 14-hydroxycodein was described by Iizuka et al. (Iizuka, K., Okuda, S., Aida, K., Asai, T., Tsuda, K., Yamada, M., Seki, 1, 1960 I. Chem. Pharm. Bull. 8, 1056-7, and Iizuka, K., Yamada, M., Suzuki, J., Seki, I., Aida, K., Okuda, S., Assay, T., Tsuda, K. 1962, Chem. Pharm. Bull. 10, 6770 ).

Tsuda, K. (1964, ϊ. A, M. Symposium on Microbiology No. 6, Institute of Appl. Microbiol., University of Tokyo, Tokyo, Japan) popsal u Trametes sanguinea (a dalších 120 kmenů basidiomycet z testovaných 1200 různých bakteriálních a plísňových kmenů) konverzi thebainu na 14-hydroxykodeinon a 14-hydroxykodein. Podobné výsledky byly publikovány v jiné nezávislé studii s plísní Trametes cinnabarina (Gróger, D and Schmauder, Η. P. 1969, Experentia 25, 95-96).Tsuda, K. (1964, AA, M. Symposium on Microbiology No. 6, Institute of Appl. Microbiol., University of Tokyo, Tokyo, Japan) described in Trametes sanguinea (and another 120 basidiomycetes strains from 1200 different bacterial strains tested). and fungal strains) converting thebaine to 14-hydroxycodeinone and 14-hydroxycodein. Similar results were published in another independent study with Trametes cinnabarina (Gröger, D and Schmauder, ma P. 1969, Experentia 25, 95-96).

- 1 CZ 303607 B6- 1 GB 303607 B6

Mikrobiální transformace morfiových alkaloidů byla rovněž popsána u bakteriálních kmenů. Liras, P. a Umbreit, W. W. (1975, Appl. Microbiok 30, 262-266) popsali konverzi morfinu na I4-hydroxymorfin klidovými buňkami Arthobacter sp.Microbial transformation of morphine alkaloids has also been described in bacterial strains. Liras, P. and Umbreit, W.W. (1975, Appl. Microbiok 30, 262-266) described the conversion of morphine to 14-hydroxymorphine by resting Arthobacter sp.

Nízká koncentrace 14-hydroxymorfínu, jako produktu biotransformace, byla také nalezena u Pseudomonas testosteronii. U tohoto kmene byly popsány a - a β-hydroxysteroid dehydrogenázy, které produkovaly morfinon a kodeinon z kóde inu nebo morfinu v přítomnosti NAD+ (Liras, P., Kasparian, S. S. Umbreit, W. W. 1975, Appl. Microbiol. 30, 650-656).Low concentrations of 14-hydroxymorphine as a biotransformation product have also been found in Pseudomonas testosteronii. In this strain, α- and β-hydroxysteroid dehydrogenases have been described which produced morphinone and codeinone from inine or morphine code in the presence of NAD + (Liras, P., Kasparian, SS Umbreit, WW 1975, Appl. Microbiol. 30, 650-656 ).

ioio

Také u rodu Bacillus sp. byla popsána transformace morfinu a kodeinu na 14-hydroxymorfinon a 14-hydroxykodeinon (Madyastha, Κ. M., Reddy, G. V. B. 1994, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 (8),911-912).Also in Bacillus sp. the transformation of morphine and codeine into 14-hydroxymorphinone and 14-hydroxycodeinone has been described (Madyastha, M., Reddy, G.V. 1994, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 (8), 911-912).

i5 Harder, P. A. a Kunz, D. A. (1989 United States Patent No. 4 798 792) patentovali bakteriální hydroxylaci kodeinu ajeho ve vodě rozpustné soli na 14—hydroxykodein kmeny rodu Streptomyces. Nejvyšší konverze vykazoval kmen Streptomyces griseus NRRL B8090. Při použití bohatého média obsahujícího sojovou mouku v průběhu 30 denní kultivace a pri počáteční koncentraci kodeinu 1 mM (0,29 mg/ml). Po 27 dnech bylo u tohoto kmene získáno 0,2 mM (63 mg/l) 14-OH kodeinu a 0,03 mM (8,55 mg/l) norkodeinu.Harder, P.A. and Kunz, D.A. (1989 United States Patent No. 4,798,792) patented bacterial hydroxylation of codeine and its water-soluble salts to 14-hydroxycodeine strains of the genus Streptomyces. Streptomyces griseus NRRL B8090 showed the highest conversion. Using a rich medium containing soy flour during a 30 day culture and at an initial codeine concentration of 1 mM (0.29 mg / ml). After 27 days, 0.2 mM (63 mg / l) of 14-OH codeine and 0.03 mM (8.55 mg / l) of norodeine were obtained in this strain.

Zhang, Q., Rich, J. O., Cotterill, I. C., Pantaleone, D. P., Michels, P. C. 2005, J. Am. Chem. Soc. 127, 7286-7287 popsali u Mycobacterium neoaurum (MTP650) schopnost hydroxy láce kodeinu na 14—hydroxykodein a mechanismus reakcí.Zhang, Q., Rich, J.O., Cotterill, I.C., Pantaleone, D.P., Michels, P.C. 2005, J. Am. Chem. Soc. 127, 7286-7287 described in Mycobacterium neoaurum (MTP650) the ability of hydroxy codeine to 14-hydroxycodeine and the mechanism of reactions.

Bikonverzi kodeinu na semi-syntetické deriváty opiátů (6-acetylkodein, oxykodon, norkodein, morfin) popsali u Nostoc muscorum Niknam a kol. (Nikam, S., Faramazi, M. A., Abdi, K., Yazdi, Μ. T., Amini, M., Rastegar, H. 2010, World J. Microbiol. Biotechnol. 26, 119-123). Derivát 14-OH kodein nebyl detekován. Optimální koncentrace kodeinu pro biotransformaci celýmiBiconversion of codeine to semi-synthetic opioid derivatives (6-acetyl codeine, oxycodone, norcodeine, morphine) has been described by Nostoc muscorum Niknam et al. (Nikam, S., Faramazi, M.A., Abdi, K., Yazdi, T. T., Amini, M., Rastegar, H. 2010, World J. Microbiol. Biotechnol. 26, 119-123). The 14-OH codeine derivative was not detected. Optimal codeine concentration for whole biotransformation

3« buňkami byla 0,5 až 1,0 mg/ml; deriváty byly identifikovány po konverzi v délce 5 až 10 dní.3 cells were 0.5 to 1.0 mg / ml; derivatives were identified after conversion for 5 to 10 days.

Wick, A., Wagner, M., Ternem, T. A. 2011, Environ. Sci. Technol. 46, 3374-3385 popsali transformační dráhy kodeinu aktivovaným kalem z čistírny za aerobních podmínek. Jednou z popsaných drah je hydroxylace kodeinu v C-l 4 pozici. Výchozí koncentrace kodeinu byla 5 mg/l.Wick, A., Wagner, M., Ternem, T. A. 2011, Environ. Sci. Technol. 46, 3374-3385 described codeine transformation pathways by activated sludge from a sewage treatment plant under aerobic conditions. One of the pathways described is the hydroxylation of codeine at the C-14 position. The initial codeine concentration was 5 mg / l.

V literatuře není popsána hydroxylace kodeinu 1 na 14-hydroxykodein 2 a 14-hydroxykodeinon 3 kmeny mikroorganismu rodu Rhizobium.There is no description in the literature of the hydroxylation of codeine 1 to 14-hydroxycodein 2 and 14-hydroxycodeinone 3 by strains of a microorganism of the genus Rhizobium.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstatou vynálezu je nový kmen mikroorganismu Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947, který je schopen hydroxylovat kodein vzorce 1 poloze 14The present invention provides a new strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 which is capable of hydroxylating codeine of formula 1 at position 14

na 14-hydroxykodein vzorce 2 a 14-hydroxykodeinon vzorce 3to 14-hydroxycodein of formula 2 and 14-hydroxycodeinone of formula 3

- 2 CZ 303607 B6- 2 GB 303607 B6

se stoprocentní konverzí kodeinu vzorce 1. Při hydroxylaci vzniká převážně 14—hydroxykodein.The hydroxylation produces predominantly 14-hydroxycodeine.

Podrobný popis vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Kmen Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 byl získán rozsáhlým screeningem více než 2000 sbírkových a z přírody izolovaných mikroorganismů (kvasinky, plísně a bakterie). Screeningem byly získány dva bakteriální kmeny, vykazující dané vlastnosti. Pouze kmen R89-1 však io konvertoval kodein (1,5 g/1) se 100% účinností. Tento mikroorganismus byl taxonometricky zařazen a označen jako Rhizobium radiobacter R89-1. Jeho bioehemicko-morfologické zařazení bylo potvrzeno i sekvenční analýzou 16S rDNA. Popsaný bakteriální kmen nepatří mezí taxonometricky popsané kmeny se schopností hydroxylace kodeinu vzorce 1 na 14-hydroxy kodein vzorce 2 a 14-hydroxy kóde ínon vzorce 3.The Rhizobium radiobacter strain R89-1 CCM 7947 was obtained by extensive screening of more than 2000 collection and naturally isolated microorganisms (yeasts, molds and bacteria). Two bacterial strains showing the given properties were screened. However, only strain R89-1 converted codeine (1.5 g / l) with 100% efficiency. This microorganism was classified taxonometrically and designated Rhizobium radiobacter R89-1. Its bioehemic-morphological classification was confirmed by sequence analysis of 16S rDNA. The bacterial strain described does not fall within the taxonometrically described strains with the ability to hydroxylate codeine of formula 1 to 14-hydroxy codeine of formula 2 and 14-hydroxy code of ionon of formula 3.

Předmětem podle lohoto vy nálezu je nový kmen mikroorganismu Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947, který je schopen hydroxylovat kodein 1The subject of the present invention is a novel strain of the microorganism Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 capable of hydroxylating codeine 1.

na 14-hydroxykodein 2 a 14-hydroxykodeinon 3to 14-hydroxycodein 2 and 14-hydroxycodeinone 3

se stoprocentní konverzí kodeinu vzorce 1. Při hydroxylaci vzniká převážně 14-hydroxykodein vzorce 2.The hydroxylation produces predominantly the 14-hydroxycodeine of formula 2.

Výhodou uvedeného procesuje 100% konverze kodeinu při počáteční koncentraci kodeinu 1,5 g/1, 90% při 3,0 g/1 a 47% při 6 g/I. Výhodou konverze daným mikroorganismem je nepřítomnost jo jiných meziproduktů biotransformace.The advantage of said process is 100% conversion of codeine at an initial codeine concentration of 1.5 g / L, 90% at 3.0 g / L and 47% at 6 g / L. The advantage of conversion by a given microorganism is the absence of other biotransformation intermediates.

-3CZ 303607 B6-3GB 303607 B6

Nový mikroorganismus, který je předmětem tohoto vynálezu, je uložen v České sbírce mikroorganismů (Czech Collection of Microorganisms) Masarykovy University v Brně, Tvrdého 14, pod označením CCM 7947.The novel microorganism of the present invention is deposited with the Czech Collection of Microorganisms at Masaryk University in Brno, Tvrdého 14, under the designation CCM 7947.

Vlastnosti kmene jsou uvedeny v Tabulce 1.The strain characteristics are shown in Table 1.

Tabulka 1 Charakteristika kmene Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947Table 1 Characteristics of Rhizobium radiobacter strain R89-1 CCM 7947

A. Morfologie (mikroskopie) A. Morphology (microscopy) Tvar buněk Cell shape tyčinky, jednotlivě v nepravidelných shlucích sticks, individually in irregular clusters Spóry Scanty asporogenni asporogenni Gram-barvení Gram-staining negativní negative Pohyblivost Mobility pozitivní positive B. Morfologie kolonií B. Morphology of colonies kulaté, hladké, lesklé, mímě vypouklé, souvislý okraj, round, smooth, glossy, slightly convex, continuous edge, 2-3 mm v průměru 2-3 mm in diameter C. Růstové podmínky C. Growth conditions Teplota Temperature roste dobře při 20 - 35 °C, roste i pri 37 °C, grows well at 20 - 35 ° C, grows well at 37 ° C, neroste při 42 °C does not grow at 42 ° C pH pH 6,0-8,5 6.0-8.5 Vztah ke kyslíku Relationship to oxygen aerobní aerobic Růst v přítomnosti 6,5% NaCl Growth in the presence of 6.5% NaCl negativní negative D. Fyziologická charakteristika D. Physiological characteristics Hydrolýza škrobu Hydrolysis of starch negativní negative Hydrolýza kaseinu Casein hydrolysis negativní negative Hydrolýza eskulinu Hydrolysis of esculin pozitivní positive Hydrolýza tyrozinu Hydrolysis of tyrosine negativní negative Hydrolýza o-nitrofenyl-B-D-galaktozidu Hydrolysis of o-nitrophenyl-β-D-galactoside pozitivní positive Hydrolýza lecithinu Hydrolysis of lecithin negativní negative Hydrolýza želatiny Hydrolysis of gelatin negativní negative Hydrolýza Tweenu 80 Hydrolysis of Tween 80 negativní negative Hydrolýza DNA DNA hydrolysis negativní negative Dekarboxylace omitinu Decarboxylation of omitin negativní negative Redukce nitrátů Reduction of nitrates negativní negative Redukce nitritů Reduction of nitrites negativní negative Kyselina z glukózy oxidativně Glucose acid oxidatively pozitivní positive Kyselina z glukózy fermentativně Glucose acid fermentatively negativní negative Kyselinaz xylózy Xylose acid pozitivní positive Kyselina z manitolu Mannitol acid negativní negative Kyselinaz maltózy Maltose acid negativní negative Kyselina z fruktózy Fructose acid pozitivní positive Růst na Simons citrátu Growth on Simons Citrate negativní negative D. Fyziologická charakteristika D. Physiological characteristics Ureáza Urease pozitivní positive Kataláza Catalase pozitivní positive Oxidáza Oxidase pozitivní positive Arginin dihydroláza Arginine dihydrolase negativní negative Produkce fluoresceinu Fluorescein production negativní negative

Bylo optimalizováno složení kultivačního média a testován vliv různých zdrojů uhlíku a energie, komplexních komponent médií i různých fyzikálních podmínek kultivace na růst kultury a její schopnost biotransformace kodeinu.The composition of the culture medium was optimized and the influence of various carbon and energy sources, complex media components and various physical conditions of culture on the growth of culture and its ability to codeot biotransformation was tested.

Pokud není uvedeno jinak, byl kmen R89-1 kultivován v třepaných baňkách na komplexním médiu Luria-Bertani (LB) a na médiu doplněném stopovými prvky (médium LBTE), při teplotě až 35 °C a počátečním pH 4 až 9. Složení obou médií je uvedeno v Příkladu 2. Byly vybrány optimální podmínky pro růst buněk, za kterých byl kmen kultivován v míchaném bioreaktoruUnless otherwise noted, strain R89-1 was cultured in shake flasks on Luria-Bertani (LB) complex medium and trace medium supplemented (LBTE medium), at a temperature of up to 35 ° C and an initial pH of 4-9. is shown in Example 2. Optimal conditions for growth of the cells under which the strain was cultured in a stirred bioreactor were selected.

-4CZ 303607 B6 v podmínkách jednorázové nebo přítokované kultivace tak, aby vykazoval schopnost biokonverze kodeinu. Jednorázové kultivace probíhaly bez regulace pH a koncentrace rozpuštěného kyslíku. Přítokované kultivace byly vedeny za regulace pH a koncentrace rozpuštěného kyslíku v médiu. Přítokovaný roztok obsahoval glukózu nebo sacharózu o koncentraci 20 až 50 % hmotn., jako zdroj uhlíku a energie.In a single or fed-batch culture condition, it exhibits the ability of codeine bioconversion. Single cultures were performed without pH regulation and dissolved oxygen concentration. The fed-batch cultures were conducted under control of pH and dissolved oxygen concentration in the medium. The feed solution contained glucose or sucrose at a concentration of 20 to 50 wt% as a source of carbon and energy.

Stanovení stupně konverze bylo provedeno u vzorků kultury za následujících podmínek: odebrané vzorky byly smíchány s terc-butyImethyletherem (TBME) a NH4OH (úprava pH) a látky 1, 2 a 3 byly extrahovány třepáním 20 min při teplotě 28 °C. Pomocí HPLC byla stanovena konverze látky 1 na deriváty 2 a 3.The degree of conversion was determined for the culture samples under the following conditions: the samples taken were mixed with tert-butyl methyl ether (TBME) and NH 4 OH (pH adjustment) and substances 1, 2 and 3 were extracted by shaking for 20 min at 28 ° C. The conversion of compound 1 to derivatives 2 and 3 was determined by HPLC.

Biotransformace morfínu vzorce 4 a thebainu vzorce 5 proběhla za stejných podmínek jako kodeinu s tím rozdílem, že koncentrace morfínu i thebainu byla 0,2 g/1. V 96. hodině byla hodnota konverze morfínu i thebainu 100%.The biotransformation of morphine 4 and thebaine 5 under the same conditions as codeine except that the morphine and thebaine concentrations were 0.2 g / l. At 96 hours, both the morphine and thebaine conversion values were 100%.

Z vlastností kmene CCM 7947, tj. 100% konverze kodeinu vzorce 1 na 14-hydroxykodein vzorce 2 a 14-hydroxykodeinon vzorce 3, vyplývá reálný předpoklad využití předmětného kmene pro hydroxy láci kodeinu vzorce 1, morfínu vzorce 4 a thebainu vzorce 5 za vzniku příslušných 14— hydroxyderivátů ve farmaceutickém průmyslu.The properties of strain CCM 7947, i.e. 100% conversion of codeine of formula 1 to 14-hydroxycodein of formula 2 and 14-hydroxycodeinone of formula 3, suggest a realistic assumption of utilizing the subject strain for hydroxylation of codeine of formula 1, morphine of formula 4 and thebaine of formula 5. 14-hydroxy derivatives in the pharmaceutical industry.

V následujících příkladech je detailně popsán způsob získání kmene Rhizobium radiobacter R89-1, způsob jeho kultivace zaměřený na biotransformační aktivitu kodeinu a optimalizaci pod25 mínek biotransformace, aniž by se jimi omezoval.The following examples describe in detail a method for obtaining a Rhizobium radiobacter R89-1 strain, a method for culturing it, aimed at, but not limited to, biotransformation activity of codeine and optimizing below 25 mins of biotransformation.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obr. 1 Časový průběh koncentrace biomasy (X, ) a biotransformační aktivity (konverze, ♦) v jednorázové kultuře kmene Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 na LBTE médiu dle Příkladu 4.Giant. 1 Time course of biomass concentration (X 1) and biotransformation activity (conversion, ♦) in a single culture of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 strain on LBTE medium according to Example 4.

Obr. 2 Časový průběh koncentrace biomasy (X, ) a biotransformační aktivity (konverze, ♦) vjednorázové kultuře kmene Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 na LBTE médiu s glukózou (0,5 %) v míchaném bioreaktoru dle Příkladu 5.Giant. 2 Time course of biomass concentration (X 1) and biotransformation activity (conversion, ♦) in a single culture of Rhizobium radiobacter strain R89-1 CCM 7947 on LBTE medium with glucose (0.5%) in a stirred bioreactor according to Example 5.

Obr. 3 Časový průběh koncentrace biomasy (X, ) a biotransformační aktivity (konverze, ♦) v přítokované kultuře (fed batch) kmene Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 v míchaném bioreaktoru při kultivační teplotě 30 °C v LBTE médiu s glukózou (1,0 %) dle Příkladu 6.Giant. 3 Time course of biomass concentration (X,) and biotransformation activity (conversion, ♦) in a fed batch of Rhizobium radiobacter strain R89-1 CCM 7947 in a stirred bioreactor at a culture temperature of 30 ° C in LBTE medium with glucose (1.0 %) according to Example 6.

Příklady provedeníExamples

Příklad 1Example 1

Izolace kmene Rhizobium radiobacter R89-1Isolation of Rhizobium radiobacter R89-1

-5CZ 303607 B6-5GB 303607 B6

Kmen Rhizobium radiobacter R89-I byl získán ze zeminy kompostu, kde byly kompostovány zbytky z výroby máku. 10 g zeminy bylo resuspendováno ve 100 ml fyziologického roztoku (9 g/1 NaCl) a třepáno (200 ot/min) po dobu 1 hodiny. Autochtonní mikroflóra byla příslušně naředěna ve fyziologickém roztoku a vyseta na LB agar. Jednotlivé morfologicky odlišné kolonie izolátů, narostlé za 3 dny při 28 °C, byly přeočkovány na čerstvý LB agar a po nárůstu při 28 °C byla u nich stanovena schopnost hydroxylace kodeinu vzorce 1 na 14-OH-kodein vzorce 2 a 14OH-kodeinon vzorce 3 následujícím způsobem: 2 ml LB média doplněné kodeinem v koncentraci 0,1 g/t v 12 jamkových destičkách pro kultivaci (mcwp) byly inokulovány příslušným izolátem a po 72 hodinách kultivace (28 °C a 200 ot./min) bylo k 1 ml vzorku přidáno 0,1 ml NH4OH a 0,5 ml TBME a kultivační kapalina byla extrahována po dobu 20 min. Po odstředění (15 min, 10 000 ot./min) byla organická fáze použita pro kvantitativní stanovení kodeinu vzorce 1,14hydroxy kóde inu vzorce 2 a 14-hydroxykodeinonu vzorce 3 pomocí HPLC za následujících podmínek:The Rhizobium radiobacter R89-I strain was obtained from compost soil where poppy residue was composted. 10 g of soil was resuspended in 100 ml of saline (9 g / l NaCl) and shaken (200 rpm) for 1 hour. The autochthonous microflora was appropriately diluted in saline and plated on LB agar. Individual morphologically different colonies of isolates, grown in 3 days at 28 ° C, were inoculated onto fresh LB agar and, after rising at 28 ° C, were assessed for the ability of hydroxylation of codeine 1 to 14-OH-codeine 2 and 14OH-codeinone 3 ml of LB medium supplemented with codeine at a concentration of 0.1 g / t in 12-well culture plates (mcwp) were inoculated with the appropriate isolate and after 72 hours of culture (28 ° C and 200 rpm) to 1 ml. 0.1 mL of NH 4 OH and 0.5 mL of TBME was added to the sample and the culture liquid was extracted for 20 min. After centrifugation (15 min, 10,000 rpm), the organic phase was used to quantify the codeine of formula 1,14 hydroxy code of formula 2 and 14-hydroxycodeinone of formula 3 by HPLC under the following conditions:

Kolona: C-l 8 Hibar Lichrom manu-fixColumn: C-18 Hibar Lichrom man-fix

Eluční směs: voda+0,1% TFA: MeOH (4:1 V/V)Elution mixture: water + 0.1% TFA: MeOH (4: 1 v / v)

Průtok: 1,3 ml/minFlow rate: 1.3 ml / min

Nanášený objem: 0,05 mlApplication volume: 0.05 ml

Detekce pri vlnové délce: 220 až 214 nmDetection at wavelength: 220 to 214 nm

Teplota kolony: 40 °C Čas analýzy: 5 min Retenční časy:Column temperature: 40 ° C Analysis time: 5 min Retention times:

Látka 1 kodein 2,6 min,Substance 1 codeine 2.6 min,

Látka 2 14-hydroxykodein 2,2 minSubstance 2 14-hydroxycodeine 2.2 min

Látka 3 14-hydroxykodeinon 3,6 minSubstance 3 14-hydroxycodeinone 3.6 min

Z 2000 testovaných izolátů (sbírkové kmeny a izoláty z přírodních materiálů) byly získány 2 bakteriální kmeny vykazující schopnost hydroxylovat sloučeninu vzorce 1 na produkty vzorce 2 a 3. Tyto kmeny byly kultivovány v 50 ml LB média v 500 ml kultivačních baňkách následujícím způsobem: médium bylo inokulováno koloniemi kmenů narostlými na LB agaru a baňky byly inkubovány na rotačním třepacím stroji (200 ot/min, 28 až 30 °C) po dobu 24 hodin (první vegetativní generace), 2 ml narostlé kultury byly použity pro inokulaci třech paralelních baněk s 50 ml LBTE půdy s přídavkem kodeinu v koncentraci 0,1 g/1 (druhá vegetativní generace), které byly kultivovány za stejných podmínek. Po 48 hodinách kultivace (28°C a 200 ot/min) byl vzorek kultury extrahován TBME (viz výše) a organická fáze byla použita pro kvantitativní stanovení biokonverze pomocí HPLC (viz výše). Z obou testovaných kmenů byl vybrán přírodní izolát ze vzorku kompostu s odpady ze zpracování máku, který vykazoval 100% konverzi. Kmen byl označen jako R89-1 a deponován ve sbírce mikroorganismů pod číslem CCM7947.From the 2000 isolates tested (collection strains and isolates from natural materials), 2 bacterial strains were obtained showing the ability to hydroxylate the compound of formula 1 to the products of formulas 2 and 3. These strains were cultured in 50 ml LB medium in 500 ml culture flasks as follows: inoculated with LB agar-colonized strains and the flasks were incubated on a rotary shaker (200 rpm, 28-30 ° C) for 24 hours (first vegetative generation), 2 ml of the grown culture was used to inoculate three parallel 50-well flasks. ml of LBTE broth with the addition of codeine at a concentration of 0.1 g / l (second vegetative generation) which were cultivated under the same conditions. After 48 hours of culture (28 ° C and 200 rpm) the culture sample was extracted with TBME (see above) and the organic phase was used for quantitative determination of bioconversion by HPLC (see above). From both strains tested, a natural isolate was selected from a sample of poppy compost waste, which showed 100% conversion. The strain was designated R89-1 and deposited in the collection of microorganisms under number CCM7947.

Příklad 2Example 2

Optimalizace složení kultivačního média Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947Optimization of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 culture medium composition

Optimalizace složení média pro růst i konverzi probíhala v 12 jamkových mcwp jak je uvedeno v Příkladu 1.Optimization of the media composition for growth and conversion was performed in 12 well mcwp as shown in Example 1.

Složení kultivačních médií: minerální médium (M9):Composition of culture media: mineral medium (M9):

Na2HPO4 Na 2 HPO 4

KH2PO4 KH 2 PO 4

NaClNaCl

NH4CINH4Cl

MgSO4.7H2O destilovaná vodaMgSO 4 .7H 2 O distilled water

14,6 g/1 3,0 g/1 0,5 g/1 L0 g/1 0,2 g/114.6 g / l 3.0 g / l 0.5 g / l L0 g / l 0.2 g / l

1000 ml zdroje uhlíku a energie:1000 ml carbon and energy source:

glukóza, sacharóza, xylóza, glycerol, sorbitol v koncentracích: 1; 5; 10; 15 a 20 g/l komplexní substráty:glucose, sucrose, xylose, glycerol, sorbitol at concentrations of: 1; 5; 10; 15 and 20 g / l complex substrates:

kaseinový hydrolyzát (CH) 20 a 50 g/l kvasničný extrakt (YE) 20 a 50 g/l trypton (TRY) 20 a 50 g/l ío komplexní médium Luria-Bertani (LB): trypton 10 g/l kvasničný extrakt 5 g/lcasein hydrolyzate (CH) 20 and 50 g / l yeast extract (YE) 20 and 50 g / l trypton (TRY) 20 and 50 g / l 10 Luria-Bertani (LB) complex medium: trypton 10 g / l yeast extract 5 g / l

NaCl 10 g/l destilovaná voda 1000 ml stopové prvky (TE)NaCl 10 g / l distilled water 1000 ml trace elements (TE)

MgSO4.7 H2O 0,2 g/lMgSO 4 .7H 2 O 0.2 g / l

CaCl2.2H2O 50 mg/1CaCl 2 .2H 2 O 50 mg / 1

FeSO4.7 H2O 10 mg/1FeSO 4 .7H 2 O 10 mg / l

Tabulka 2 Vliv média a komplexního zdroje na nárůst (ODóoo) Rhizobium radiobacter R.89-1 CCM 7947 a konverzi kodeinu (0,2 g/l)Table 2 Effect of medium and complex source on Rhizobium radiobacter R.89-1 CCM 7947 increase (OD 600) and codeine conversion (0.2 g / l)

Typ media Media type Komplexní substrát (g/l) Complex substrate (g / l) ODóoo 24. h kultivace ODoo 24. h cultivation Konverze 48. h (%) Conversions 48. h (%) M9 M9 YE 20 YE 20 5,4 5.4 0 0 M9 M9 YE 50 YE 50 5,5 5.5 0 0 M9 M9 TR20 TR20 5,5 5.5 50 50 M9 M9 TRY 50 TRY 50 4,1 4.1 20 20 May M9 M9 CH 20 CH 20 3,7 3.7 10 10 M9 M9 CH 50 CH 50 1,8 1,8 0 0 LB LB YE5aTRY10 YE5aTRY10 3,2 3.2 100 100 ALIGN! LB aTE LB aTE YE 5, TRY 10 aTE YE 5, TRY 10 and TE 4,6 4.6 100 100 ALIGN!

Na základě výsledků uvedených v Tabulce 2 byla pro další optimalizaci vybrána živná půda LB+TE (LTBE). Vliv zdroje uhlíku a energie je uveden v Tabulce 3.Based on the results shown in Table 2, LB + TE (LTBE) broth was selected for further optimization. The effect of carbon and energy sources is shown in Table 3.

Tabulka 3 Vliv zdroje uhlíku a energie na nárůst (OD60o) Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 a konverzi kodeinu (0,2 g/l) v médiu LBTETable 3 Effect of carbon source and energy on growth (OD 60 o) of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 and codeine conversion (0.2 g / l) in LBTE medium

-7CZ 303607 B6-7EN 303607 B6

Zdroj uhlíku a energie (g/1) Source of carbon and energy (g / 1) OD(>oo 24. h kultivace OD (> oo 24. h cultivation Konverze 48. h (%) Conversions 48. h (%) glukóza 1 glucose 1 5,4 5.4 100 100 ALIGN! glukóza 5 glucose 5 6,8 6.8 100 100 ALIGN! glukóza 10 glucose 10 7,5 7.5 99 99 glukóza 15 glucose 15 7.0 7.0 30 30 glukóza 20 glucose 20 6,8 6.8 12 12 sacharóza 1 sucrose 1 5,7 5.7 100 100 ALIGN!

Zdroj uhlíku a energie (g/1) Source of carbon and energy (g / 1) Οθόοο 24. h kultivace Οθόοο 24. h cultivation Konverze 48. h (%) Conversions 48. h (%) sacharóza 5 sucrose 5 6,2 6.2 100 100 ALIGN! sacharóza 10 sucrose 10 6,0 6.0 70 70 sacharóza 15 sucrose 15 6,5 6.5 15 15 Dec sacharóza 20 sucrose 20 6,3 6.3 10 10 glycerol 1 glycerol 1 4,8 4.8 50 50 glycerol 5 glycerol 5 4,5 4,5 50 50 glycerol 10 glycerol 10 4,0 4.0 30 30 glycerol 15 glycerol 15 4,1 4.1 20 20 May glycerol 20 glycerol 20 4,2 4.2 15 15 Dec

Optimálním zdrojem uhlíku a energie je glukóza a sacharóza v 0,5% koncentraci. Xylóza a sorbitol jsou rovněž použitelným zdrojem uhlíku a energie.Optimal sources of carbon and energy are glucose and sucrose in 0.5% concentration. Xylose and sorbitol are also a useful source of carbon and energy.

Příklad 3 ioExample 3 io

Optimalizace kultivačních podmínek pro Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947Optimization of culture conditions for Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947

Vliv pH na růst buněk byl sledován v 12 jamkových mcwp při 29 °C; 2,0 ml LBTE média s příslušným počátečním pH bylo inokulováno 40 μϊ kultury (24 h, 29 °C, LTBE médium příslušného pH). Vliv pH na konverzi kodeinu byl sledován rovněž v 12 jamkových mcwp při 29 °C s tím rozdílem, že byla použita 10% buněčná suspenze připravená následujícím způsobem: kultura narostlá v LBTE (24 h, pH 7,0, 29 °C) byla stočena a resuspendována v čerstvém LBTE médiu s příslušným počátečním pH. Po 48 h konverzi byla stanovena koncentrace 1,2 a 3 jak je uvedeno v Příkladě 1.The effect of pH on cell growth was monitored in 12 well mcwp at 29 ° C; 2.0 ml of LBTE medium with appropriate initial pH was inoculated with 40 μϊ of culture (24 h, 29 ° C, LTBE medium of appropriate pH). The effect of pH on codeine conversion was also monitored in 12 well mcwp at 29 ° C, except that a 10% cell suspension prepared as follows: LBTE grown culture (24 h, pH 7.0, 29 ° C) was centrifuged. and resuspended in fresh LBTE medium at the appropriate initial pH. After 48 h conversion, concentrations of 1.2 and 3 were determined as described in Example 1.

-8CZ 303607 B6-8EN 303607 B6

Tabulka 4 Vliv počáteční hodnoty pH LTBE média na nárůst (OD6<m)) kultury Rhizobium rádiobacter R89-1 CCM 7947 a konverzi kodeinu (0,2 g/1)Table 4 Effect of initial pH of LTBE medium on increase (OD 6 <m) of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 culture and codeine conversion (0.2 g / L)

PH PH ODéoo 24. h kultivace ODéoo 24. h cultivation Konverze 48. h (%) Conversions 48. h (%) 3,0 3.0 0,3 0.3 0 0 4,0 4.0 0,5 0.5 20 20 May 5,0 5.0 4,5 4,5 70 70 6,0 6.0 4.4 4.4 100 100 ALIGN! 7,0 7.0 4,6 4.6 100 100 ALIGN! 8,0 8.0 3,7 3.7 100 100 ALIGN! 9,0 9.0 2,5 2.5 100 100 ALIGN! 10,0 10.0 0,2 0.2 0 0

Vliv teploty na růst buněk byl sledován v 12 jamkových mcwp pri počátečním pH média 7,0: 2,0 ml LBTE média bylo inokulováno 40 μΐ kultuiy narostlé v LTBE médiu (24 h, 29 °C). Vliv io teploty na konverzi kodeinu byl sledován rovněž v 12 jamkových mcwp při počátečním pH média 7,0 s tím rozdílem, že byla použita 10% buněčná suspenze připravená stejně jako při sledování vlivu pH (tento příklad). Po 48. h konverze při různých teplotách byla stanovena koncentrace 1,2 a 3 jak je uvedeno v Příkladě 1.The effect of temperature on cell growth was monitored in 12 well mcwp at an initial pH of 7.0: 2.0 ml of LBTE medium was inoculated with 40 μΐ cultures grown in LTBE medium (24 h, 29 ° C). The effect of temperature on codeine conversion was also observed in 12 well mcwp at an initial pH of 7.0, except that a 10% cell suspension prepared as in pH monitoring (this example) was used. After 48 h conversion at different temperatures, concentrations of 1.2 and 3 were determined as described in Example 1.

Tabulka 4 Vliv teploty na nárůst (ODřoo) kultury Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 a konverzi kodeinu (0,2 g/I)Table 4 Effect of temperature on Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 growth (ODo) and codeine conversion (0.2 g / L)

Teplota Temperature ODeoo ODeoo Konverze 48. h Conversions 48. h (°C) (° C) 24. h kultivace 24. h cultivation (%) (%) 20 20 May 3,9 3.9 100 100 ALIGN! 25 25 4,3 4.3 100 100 ALIGN! 30 30 4,3 4.3 100 100 ALIGN! 35 35 3,6 3.6 100 100 ALIGN!

Příklad 4Example 4

Jednorázová kultivace kmene Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 na LBTE médiu v 25 míchaném bioreaktoruSingle culture of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 strain on LBTE medium in a 25 stirred bioreactor

Jednorázová kultivace na LBTE médiu proběhla v míchaném bioreaktoru Biostat MD: pracovní objem 6 1, vzdušnění 6 1 vzduchu/min, počáteční frekvence míchání 300 ot/min, při teplotě 30 °C a počátečním pH 7,2. Médium bylo inokulováno 5% kulturou druhé generace (víz Příklad 1, s tím rozdílem, že v 500 ml kultivačních baňkách bylo 100 ml LBTE média). pH média a koncentraceSingle cultivation on LBTE medium was performed in a Biostat MD stirred bioreactor: 6 L working volume, 6 L air / min aeration, 300 Rpm stirring start at 30 ° C and an initial pH of 7.2. The medium was inoculated with 5% second generation culture (see Example 1, except that there were 100 ml of LBTE medium in 500 ml culture flasks). pH of medium and concentration

-9CZ 303607 B6 rozpuštěného kyslíku nebyly během kultivace regulovány. V průběhu kultivace v bioreaktoru byly v pravidelných časových intervalech odebírány vzorky kultury a stanovena koncentrace biomasy (suchá hmotnost buněk, X) a schopnost buněk hydroxylovat kodein vzorce 1 na 14OH-kodein vzorce 2 a 14-OH-kodeinon vzorce 3 (buněčný pelet ze 2 ml kultivační kapaliny byl uschován při -30 °C; po skončení kultivace byly všechny vzorky resuspendovány ve 2 ml LBTE média s kodeinem v koncentraci 0,2 g/1 a po 48 h konverze stanovena koncentrace látky vzorce 1, 2 a 3 jak je uvedeno v Příkladě 1). Maximální koncentrace suché hmotnosti biomasy (1,7 g/1) bylo dosaženo v 16. hodině kultivace, maximální konverze látky vzorce 1 (82%) až na konci kultivace (25. hodina). Časový průběh koncentrace biomasy (X, ) a biotransformační aktivity je io uveden v Obr. 1.The dissolved oxygen was not regulated during cultivation. During culture in the bioreactor, culture samples were taken at regular time intervals and the biomass concentration (dry cell weight, X) and the ability of the cells to hydroxylate codeine of formula 1 to 14OH-codeine of formula 2 and 14-OH-codeinone of formula 3 were determined. ml of culture liquid was stored at -30 [deg.] C. after completion of the culture all samples were resuspended in 2 ml of LBTE medium with codeine at a concentration of 0.2 g / l and after 48 h conversion the concentration of the compound of formula 1, 2 and 3 was determined. in Example 1). The maximum dry mass concentration of biomass (1.7 g / l) was reached at 16 hours of cultivation, maximum conversion of compound of formula 1 (82%) only at the end of cultivation (25 hours). The time course of biomass concentration (X 1) and biotransformation activity is also shown in Fig. 2. 1.

Příklad 5Example 5

Jednorázová kultivace kmene Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 na LTBE médiu s glukózou v míchaném bioreactoru.Single culture of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 strain on LTBE medium with glucose in a stirred bioreactor.

Jednorázová kultivace proběhla za stejných podmínek jako v Příkladu 4 s tím rozdílem, že do média byla na počátku kultivace přidána glukóza v koncentraci 0,5 %. Maximální koncentrace suché hmotnosti biomasy (5,7 g/1) bylo dosaženo v 16. hodině, maximální konverze látky 1 (100%) v 18. hodině kultivace. Časový průběh koncentrace biomasy (X, ) a biotransformační aktivity (konverze, ♦) v míchaném bioreaktoru je uveden v Obr. 2.A single culture was performed under the same conditions as in Example 4 except that glucose at a concentration of 0.5% was added to the medium at the beginning of the culture. The maximum dry mass concentration of biomass (5.7 g / l) was achieved at 4 pm, the maximum conversion of compound 1 (100%) at 18 hours of culture. The time course of biomass concentration (X 1) and biotransformation activity (conversion, ♦) in the stirred bioreactor is shown in Fig. 2. 2.

Příklad 6Example 6

Přítokovaná (fed-batch, 40% roztok glukózy) kultivace Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 na LTBE médiu s glukózou v míchaném bioreaktoruFed-batch (40% glucose solution) culture of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 on LTBE medium with glucose in a stirred bioreactor

Přítokovaná kultivace proběhla za stejných podmínek jako v Příkladu 5 s tím rozdílem, že počáteční koncentrace glukózy byla 1,0% a od 13. hodiny do 22. hodiny kultivace byl do reaktoru přidáván 40% roztok glukózy tak, aby byla udržována koncentrace rozpuštěného kyslíku v médiu (pO2) v rozmezí 25 až 35 % hodnoty maximálního nasycení média kyslíkem. Hodnota pH byla regulována čpavkem na hodnotu pH = 7,5. Obr. 3 uvádí časový průběh koncentrace biomasy a biotransformační aktivity. Za tohoto režimu kultivace bylo dosaženo maximální koncentrace suché hmotnosti biomasy (11,9 g/1) i maximální konverze látky vzorce 1 (100%) ve 20. hodině kultivace.The fed-batch cultivation was carried out under the same conditions as in Example 5 except that the initial glucose concentration was 1.0% and from 1pm to 10pm a 40% glucose solution was added to the reactor to maintain dissolved oxygen concentration in the reactor. medium (pO 2 ) ranging from 25 to 35% of the maximum oxygen saturation value of the medium. The pH was controlled with ammonia to pH = 7.5. Giant. 3 shows the time course of biomass concentration and biotransformation activity. Under this cultivation regimen, both the maximum biomass dry weight concentration (11.9 g / L) and the maximum conversion of the compound of Formula 1 (100%) at 20 hours of culture were achieved.

Příklad 7Example 7

Vliv počáteční koncentrace kodeinu l na jeho biotransformaci 10% buněčnou suspenzíEffect of initial concentration of codeine 1 on its biotransformation by 10% cell suspension

Buňky z konce kultivace uvedené v Příkladu 6 byly stočeny, promyty fyziologickým roztokem a 45 resuspendovány do LBTE média tak, aby výsledná koncentrace buněk byla 10% (vlhká hmotnost buněk). Biotransformace byly prováděny v 500 ml kultivačních baňkách s 50 ml buněčné suspenze na rotační třepačce při 200 ot/min a 29 °C. Výchozí koncentrace substrátu 1 byla 0,2 ažThe cells from the end of the culture described in Example 6 were centrifuged, washed with saline, and resuspended in LBTE medium to a final cell concentration of 10% (wet cell weight). Biotransformations were performed in 500 ml culture flasks with 50 ml cell suspension on a rotary shaker at 200 rpm and 29 ° C. The initial substrate 1 concentration was 0.2 to 0.2

6,0 g/1.6.0 g / l.

- 10CZ 303607 B6- 10GB 303607 B6

Počáteční koncentrace 1 (g/1) Initial concentration 1 (g / 1) konverze (%) conversion (%) 24. h 24. h 48. h 48. h 72. h 72. h 96. h 96. h 120. h 120. h 0,2 0.2 76 76 100 100 ALIGN! - - 0,5 0.5 75 75 100 100 ALIGN! - - 1,0 1.0 46 46 100 100 ALIGN! - - 1,5 1.5 29 29 85 85 100 100 ALIGN! 3,0 3.0 23 23 53 53 53 53 52 52 51 51 6,0 6.0 10 10 24 24 24 24 23 23 21 21

Příklad 8Example 8

Vliv počáteční koncentrace kóde inu 1 na jeho biotransformaci 20% buněčnou suspenziInfluence of initial concentration of code 1 in on its biotransformation by 20% cell suspension

Biokonverze probíhala za stejných podmínek jako v Příkladu 7 s tím rozdílem, že výsledná koncentrace buněk byla 20 % (vlhká hmotnost buněk) a koncentrace výchozí látky vzorce 1 1,5; 3 to nebo 6 g/1.The bioconversion was carried out under the same conditions as in Example 7 except that the final cell concentration was 20% (wet cell weight) and the starting compound of Formula 1 was 1.5; 3 to or 6 g / l.

počáteční koncentrace 1 (g/1) initial concentration 1 (g / 1) konverze (%) conversion (%) 24. h 24. h 48. h 48. h 72. h 72. h 96. h 96. h 1,5 1.5 95 95 100 100 ALIGN! - - - - 3,0 3.0 46 46 80 80 87 87 90 90 6,0 6.0 21 21 36 36 46 46 47 47

is Příklad 9is Example 9

Biotransformace morflniu a thebainu 20% buněčnou suspenzíBiotransformation of morphine and thebaine by 20% cell suspension

Biotransformace morfinu vzorce 4 a thebainu vzorce 5 proběhla za stejných podmínek jako 20 v Příkladu 8 s tím rozdílem, že koncentrace morfinu i thebainu byla 0,2 g/1. V 96. hodině byla hodnota konverze morfinu i thebainu 100%.The biotransformation of morphine 4 and thebaine 5 under the same conditions as 20 in Example 8 except that the concentration of both morphine and thebaine was 0.2 g / l. At 96 hours, both the morphine and thebaine conversion values were 100%.

Claims (7)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 5 1. Kmen mikroorganismu Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 schopný hydroxylovat kodein v poloze 14 se stoprocentní konverzí výchozího kodeinu vzorce 1 io na 14-hydroxykodein vzorce 2 a 14-hydroxykodeinon vzorce 35 1. Rhizobium radiobacter strain R89-1 CCM 7947 capable of hydroxylating codeine at position 14 with 100% conversion of the starting codeine of formula 10 to 14-hydroxycodeine of formula 2 and 14-hydroxycodeinone of formula 3 2. Použití mikroorganismu Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 podle nároku 1 pro hyd15 roxyiaci v poloze 14 kodeinu vzorce 1 a příbuzných alkaloidů, kterými jsou morfin vzorce 4 a thebain vzorce 5Use of the microorganism Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 according to claim 1 for hydrogenation at position 14 of the codeine of formula 1 and related alkaloids which are morphine of formula 4 and thebaine of formula 5 2020 May 3. Způsob přípravy biomasy kmene mikroorganismu Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 podle nároku 1, vyznačující se tím, že mikroorganismus je kultivován v jednorázové nebo přítokované kultivaci při teplotě 20 až 35 °C na komplexním médiu LB nebo na médiu LBTE při počátečním pHA method of preparing a biomass of a strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 according to claim 1, wherein the microorganism is cultured in a single or fed-batch culture at 20 to 35 ° C on LB complex medium or LBTE medium at an initial pH 4 až 9.4 to 9. 25 4. Způsob přípravy biomasy podle nároku 3, vyznačující se tím, že jednorázová kultivace probíhá bez regulace pH a koncentrace rozpuštěného kyslíku.The method of preparing biomass according to claim 3, characterized in that the single cultivation is carried out without controlling the pH and the dissolved oxygen concentration. 5. Způsob přípravy biomasy podle nároku 3, vyznačující se tím, že přítokovaná kultivace probíhá za regulace pH a koncentrace rozpuštěného kyslíku v médiu, kde prítokovanýA method for preparing biomass according to claim 3, characterized in that the fed-batch cultivation is carried out under the control of the pH and the dissolved oxygen concentration in the feed medium 30 roztok obsahuje zdroj uhlíku a energie.The solution comprises a source of carbon and energy. - 12CZ 303607 B6- 12GB 303607 B6 6. Způsob přípravy biomasy podle nároku 5, vyznačující se tím, že přítokovaný roztok obsahuje jako zdroj uhlíku a energie glukózu nebo sacharózu.A method for preparing biomass according to claim 5, characterized in that the feed solution contains glucose or sucrose as the carbon and energy source. 7. Způsob přípravy biomasy podle nároku 5, vyznačující se tím, že přítokovaný 5 roztok obsahuje glukózu nebo sacharózu o koncentraci 20 až 50 % hmotn.A method for preparing biomass according to claim 5, characterized in that the fed-in solution contains glucose or sucrose in a concentration of 20 to 50% by weight. 2 výkresy2 drawings - 13CZ 303607 B6- 13GB 303607 B6
CZ20110761A 2011-11-23 2011-11-23 Codeine-hydrolyzing strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism to 14-OH-codeine and 14-OH-codeinone CZ303607B6 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110761A CZ303607B6 (en) 2011-11-23 2011-11-23 Codeine-hydrolyzing strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism to 14-OH-codeine and 14-OH-codeinone
PCT/CZ2012/000116 WO2013075676A1 (en) 2011-11-23 2012-11-19 Microorganism strain rhizobium radiobacter r89-1 ccm 7947 hydroxylating codeine to 14-oh-codeine and 14-oh-codeinone

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110761A CZ303607B6 (en) 2011-11-23 2011-11-23 Codeine-hydrolyzing strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism to 14-OH-codeine and 14-OH-codeinone

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2011761A3 CZ2011761A3 (en) 2013-01-02
CZ303607B6 true CZ303607B6 (en) 2013-01-02

Family

ID=47351334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20110761A CZ303607B6 (en) 2011-11-23 2011-11-23 Codeine-hydrolyzing strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism to 14-OH-codeine and 14-OH-codeinone

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ303607B6 (en)
WO (1) WO2013075676A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ304116B6 (en) * 2012-09-13 2013-10-30 Zentiva, K.S. Codeine hydroxylation using the strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110272848B (en) * 2019-07-10 2023-01-03 西北农林科技大学 Rhizobium J16 with potassium-dissolving effect and application thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4798792A (en) * 1985-09-09 1989-01-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Bacterial hydroxylation of codeine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4798792A (en) * 1985-09-09 1989-01-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Bacterial hydroxylation of codeine

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Iizuka K et al. Studies in the field of microbiological decomposition. XVI. Decomposition of alkaloids of the morphine group by Trametes sanguinea. Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 1962, 10(1), 67-70. *
Liras P et al. Enzymatic transformation of morphine by hydroxysteroid dehydrogenase from Pseudomonas testosteroni. Applied Microbiology, 1975, 30(4), 650-656. *
Liras P, Umbreit WW. Transformation of morphine by resting cells and cell-free systems of Arthrobacter sp. Applied Microbiology, 1975, 30(2), 262-266. *
Lister DL et al. Transformations of codeine to important semisynthetic opiate derivatives by Pseudomonas putida m10. FEMS Microbiology Letters, 1999, 181, 137-144. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ304116B6 (en) * 2012-09-13 2013-10-30 Zentiva, K.S. Codeine hydroxylation using the strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013075676A1 (en) 2013-05-30
CZ2011761A3 (en) 2013-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017001677A1 (en) Use of microbacterium strains for the production of antibacterial agents
JP2002535977A5 (en)
CN101402929A (en) A alkali-fast sorangium cellulosum and uses of the same in producing epothilone
CN107868757B (en) Endophytic fungi and application thereof
Kyslíková et al. Biotransformation of codeine to 14-OH-codeine derivatives by Rhizobium radiobacter R89-1
CZ303607B6 (en) Codeine-hydrolyzing strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism to 14-OH-codeine and 14-OH-codeinone
US9365880B2 (en) Fermentation process for the production of rapamycin
CN102382780A (en) Microbacterium oxydans and method for preparing chiral bis(trifluoromethyl) phenyl ethanol by using same
WO2008005381A2 (en) Process for the preparation of moxidectin comprising a step of microbiologically mediated oxidation of 23 -hydroxy- ll- f28249 -alpha to 23-keto-ll-f28249-alpha
CZ304116B6 (en) Codeine hydroxylation using the strain of Rhizobium radiobacter R89-1 CCM 7947 microorganism
CN102952761B (en) Nocardia strain capable of converting quinine into (R)-3-quinine alcohol and transformation method
CN1189568C (en) Biotransfer process for preparing artemisine compounds
CZ2016482A3 (en) Strain of the microorganism Raoultella sp. KDF8 CCM 8678 degrading active pharmaceutical ingredients from the following group: diclofenac, codeine, ibuprofen and ketoprofen
US3994781A (en) Process for the production of protein
JP6799290B2 (en) Microorganisms capable of decomposing alkylene glycol monoalkyl ethers and their use
CN102952760B (en) A strain of Rhodococcus erythropolis capable of converting quinine into (S)-3-quinine alcohol and its transformation method
CN113337433B (en) Pseudomonas capable of producing pyrroloquinoline quinone and application thereof
JP4439079B2 (en) Method for producing pravastatin
AU620595B2 (en) Process for the preparation of macrolide compounds
JP6201120B2 (en) Process for producing optically active 3,3,3-trifluoro-2-hydroxy-2-methylpropionic acid
JP5693052B2 (en) Sugar derivative and method for producing the same
JP4449015B2 (en) Process for producing cyclosporine derivatives
JPH0378106B2 (en)
JP5333966B2 (en) Method for producing (S) -3-quinuclidinol
CN112574933A (en) Strain for producing reductive dehalogenase and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20151123