[发明专利]一种高效转化维生素D3为其活性形式的菌株及其应用

说明书

本发明公开了一种高效转化维生素D3为其活性形式的菌株及其应用，本发明属生物技术领域，涉及一株高效转化维生素D3的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)H‑1及其应用，该菌株保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.20362。巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)H‑1能转化维生素D3为25‑OH‑VD3和1α,25‑diOH‑VD3，在底物投料量为1.0g/L的条件下，底物转化率达95％，25‑OH‑VD3浓度达26mg/L，摩尔得率4.90％；1α,25‑diOH‑VD3浓度达23mg/L，摩尔得率4.25％。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种高效转化维生素D3为其活性形式的菌株及其应用，尤其涉及一株巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)H-1及其高效转化维生素D3为25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3的方法。

背景技术

维生素D3是固醇类衍生物，在世界卫生组织的基本药物目录中，维生素D3是卫生系统中最安全，最有效的药物，其在人体内的主要活性形式为25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3。25-OH-VD3能够抑制细胞增生、刺激细胞分化、抑制肾素合成、刺激巨噬细胞内抑菌肽合成和促进骨骼肌细胞钙离子内流，被用于治疗骨质疏松症、佝偻病、骨软化症等代谢性骨病的治疗，以及血液透析所致的低血钙症，使血清钙水平增高。 25-OH-VD3是获得美国食品药品管理局(FDA)认证的一般公认安全级(GRAS)维生素D3代谢物，直接补充25-OH-VD3，能够缩短维生素D3在机体的代谢过程，加快钙的吸收速度，减轻肝脏的负担，同时避免了因肠道损伤，肝脏、肾脏功能障碍时在吸收利用方面的影响。25-OH-VD3在饲料添加剂方面也有广泛应用，通过调节细胞免疫增强对疾病抵抗力，并能能够改善禽畜肉品质。1α,25-diOH-VD3是比25-OH-VD3活性更高的形式，用于调节血浆钙和磷的稳态，控制多种细胞反应，包括细胞分化和增殖，已经在临床上用于治疗慢性肾功能衰竭，甲状旁腺功能亢进症，骨质疏松症和牛皮癣，生理活性比25-OH-VD3高2～5倍。

活性维生素D3最初由生物组织中提取的，但分离困难、成本高昂且收率极低，严重制约了其应用。目前生产羟基维生素D3的常用方法有化学合成与生物催化法。化学合成法的基本路线是以胆固醇及相关衍生物为原料，通过多步化学反应(需要多步基团保护和脱保护，经光照反应，开环和异构化)获得活性维生素D3，但该过程反应步骤多、转化率低，且分离纯化过程复杂。微生物转化法通过微生物进行，具有生产成本低、条件温和，安全低耗等优点，在未来的活性VD3药物生产领域具有广泛的应用前景。但由于维生素D3是脂溶性化合物，在水相中溶解度极低，造成转化过程中底物投料浓度和转化效率都非常低，这些问题直接成为25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3工业生产中的瓶颈。因此，筛选一株高效转化维生素D3的微生物具有非常重要的意义，目前关于巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)H-1用于转化维生素D3同时生成25-OH-VD3和 1α,25-diOH-VD3的研究未见报道。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一株高效转化维生素D3的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)H-1，以及利用该菌株转化维生素D3为25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3的方法，可达到高底物投料浓度、高底物转化率、高产物得率的要求。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的发明人从土壤样品中分离筛选获得一株巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium) H-1，该菌于2020年9月4日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号），保藏编号为CGMCC No.20362。

应用上述微生物转化维生素D3生产25-OH-VD3和1α,25-diOH-VD3的方法，其步骤如下：