Эргостерин

Эргоста-5,7,22-триен-3b-ол - исходное вещество производства жирорастворимого витамина Д₂ (эргокальциферол) и кормовых препаратов с высоким содержанием Д₂. Группа витаминов Д включает несколько родственных соединений, наиболее важными являются Д₂ и Д₃ (холекальцеферол), обладающие антирахитическими свойствами. Витамин Д₂ образуется из эргостерина в организме под воздействием ультрафиолетового облучения, Д₃ образуется из 7-дегидрохолестерина. В организме человека и животных эти соединения участвуют в кальций-фосфорном обмене. Д-авитаминоз приводит у детей к возникновению рахита, а у взрослых - размягчению костной ткани (остеомаляции), повышенной хрупкости и ломкости костей (остеопороз).

Больше всего содержится витамина Д в следующих продуктах (мкг, г): жир печени скумбрии - 1500,0; жир печени карпа - 250,0; жир печени камбалы - 50,0…100,0; печень трески - 1,5; сельдь - 0,375…2,500; камбала - 0,125…1,0; треска - 0,125; скумбрия - 0,125…0,175; печень коровья - 0,025. Важными источниками витамина Д служат также сливочное масло, молоко, яйца. Достаточно его и в маслах растений и грибов (А.И.Колотилова, Е.П.Глушанков, 1976).

Сырьем для промышленного получения эргостерина служат дрожжи и плесневые грибы. У дрожжей это основной стерин. На него приходится 60…90% от других стеринов. В пересчете на сухую массу организма он составляет от 0,2…0,5% до 10%. По сравнению с дикими культурные расы дрожжей всегда богаче, больше всего стеринов в пекарских и пивных дрожжах. Сравнивая синтезирующую способность дрожжей при культивировании их на плотной (агаровой) питательной среде (% эргостерола в абсолютно сухих дрожжах), продуценты можно расположить следующим образом: Saccharomyces carlsbergensis (0,49…4,3); Sacch.ellipsoideus (1,2…1,5); Rhodotorula glutihg (0,7…0,9), Candida utilis (0,4…0,6); C.tropicalis (0,2…0,3). В мицелии грибов родов Aspergillus и Penicillium (1,2…1,4), в расчете на сухой мицелий.

Бактерии синтезируют стеринов значительно меньше, чаще всего содержание их в клетках колеблется в пределах от 0,001 до 0,1 мг/г сухой массы. Стерины обнаружены у Lactobacillus arabinosus, L.pentosus, E.coli, Azotobacter chroococcum, Micromonospora sp., Str.griseus, Sphaerotillis natans, Rhodospirillum rubrum. Но среди прокариотов-архебактерий известны и суперпродуценты: Halobacterium cutirubrum (1,0 мг/г) и Methylococcus capsulatus (5,5 мг/г).

Стерины, каротиноиды, Q-коферменты, относясь к терпенам, имеют общий механизм биосинтеза, подчиняющийся "изопреновому правилу" - каротиноиды (политерпены), стерины (тритерпены), убихиноны и гибберелиновая кислота синтезируется из изопреновых единиц, проходя четыре стадии:

1) образование мевалоната из ацетил-КоА или лейцина;

2) дегидратирование и декарбоксилирование мевалонилпирофосфата с образованием изопентилпирофосфата ("активный изопрен") и конденсация изопреновых звеньев с образованием ациклических терпенов разной длины;

3) циклизация ациклических структур;

4) последующая модификация циклической структуры.

Интермедиаторами синтеза стеринов являются ацетат, мевалоновая кислота, сквален, ланостерин. Сквален - общий предшественник стеринов, накапливаясь в дрожжах, в процессе аэрации трансформируется в стерин.

Интерпродуцентами стеринов являются штаммы Sacch.carlsbergens ИНМИ-101 и Sacch.carlsbergensis. Биомасса этих дрожжей содержит более 10% эргостерина. Надо в процессе культивирования учитывать, что в аэробных условиях при активной аэрации в дрожжевых клетках накапливается эргостерин в анаэробных - его предшественник сквален. Содержание молекулярного кислорода в газовой фазе должно быть в пределах 2,0…2,5%, избыток углеводов в среде и мало азота. Это в случае, когда продуцентами являются пекарские дрожжи, если дрожжи рода Candida, то высокое соотношение C/N приводит к активному образованию липидов, а не эргостерина. Активизацию синтеза эргостерина в 2-3 раза можно вызвать, воздействуя на дрожжи рентгеновским излучением, объясняется это угнетением процесса аминирования. Повышение уровня стеринов в клетках дрожжей инициируют взаимодействующие с мембранами дрожжей полиеновые антибиотики: нистатин и филипин. Синтез стеринов не связан с ростом дрожжей. По мере старения культуры и даже остановки роста стеринообразование не прекращается. Больше всего содержат стеринов митохондрии. Поэтому напрашивается вывод, что митохондрии участвуют в синтезе стеринов, которые, в свою очередь, принимают участие в образовании митохондриальных структур, оказывая влияние на их функциональную активность. Образование стеринов - это реакция детоксикации, оберегающая от переизбытка жирных кислот. Стерины используются для транспорта ряда веществ, включая непредельные кислоты.

При культивировании Sacch.cerevisiae в условиях низкого содержания молекулярного кислорода, растворенного в среде, активно поглощают экзогенные стерины, трансформируя их, образуют коммерчески ценные стероиды, служащих интермедиаторами при биосинтезе витамина Д.