Planta Med 1960; 8(4): 331-354
DOI: 10.1055/s-0028-1101570
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

MIKROBIOLOGISCHE UMWANDLUNGEN VON STEROIDEN UND WEITEREN NATURSTOFFEN1

Ch. Tamm 1 Vorgetragen auf der 8. Vortragstagung der Deutschen Gesellschaft für Arzneipflanzenforschung in Braunschweig am 21.10.1960.
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Publication Date:
15 January 2009 (online)

Zusammenfassung

Mikrobiologische Reaktionen sind besonders eingehend auf dem Gebiete der Steroide (Hormone und ihre Abwandlungsprodukte) untersucht worden. Sie finden auch industrielle Verwendung. Sie lassen sich in Reaktionstypen aufgliedern, die durch repräsentative Beispiele erläutert werden, nämlich: Hydroxylierung, Epoxydation, Dehydrierung, Hydrierung, Spaltung von C–C–Bindungen evtl. mit Aromatisierung.

Die Ergebnisse eigener Versuche an herzwirksamen Glykosiden und Aglykonen (Cardenolide und Bufadienolide) werden besprochen. Kulturen gewisser Fusarium–Arten vermögen die 12β–Hydroxylierung, die Reduktion von Ketogruppen und die Abspaltung von Formyl– und Acetylgruppen sowie endständiger D–Glucosereste zu katalysieren. Durch Variation der Edukte wurde die Substratspezifität des hydroxylierenden Enzyms abgeklärt. In der Androstan– und Pregnanreihe trat mit F. lini statt der 12β–Hydroxylierung 15α–Hydroxylierung ein. Die Beziehung zwischen der Stereochemie des Substrats und dem Angriffsort des Enzyms wird diskutiert.

Mikrobielle Enzyme werden auch zur Abwandlung von Vertretern anderer Naturstoffklassen benützt, z. B. von Terpenen (Gampher, α–Pinen), Antibiotika (Tetracyclinreihe) und Alkaloiden. Bei den letzteren wurden bisher nur nennenswerte Erfolge bei Indolderivaten erzielt.

Abschließend wird die Frage der Natur der mikrobiellen Enzyme und der Mechanismen der Reaktionen diskutiert.

Summary

Microbiological transformations are the subject of large–scale investigations, especially in the field of steroids (hormones and their derivatives). They also find industrial use. Various types of reactions can be distinguished as illustrated by representative examples, namely: hydroxylation, epoxydation, dehydrogenation, hydrogénation and cleavage of C–C–bonds, sometimes with simultaneous aromatization.

The results of our own studies on cardiacactive glycosides and aglycones (cardenolides and bufadienolides) are discussed. Cultures of certain species of Fusarium are able to catalyse 12β–hydroxylations, the reduction of keto groups, and the removal of formyl and acetyl groups and of terminal D–glycoses in glycosides. The substrate specificity of the hydroxylating enzyme was investigated by variation of the structure of the starting material. In the androstane and pregnane series 15α–hydroxylation occured with F. lini instead of 12β–hydroxylation. The relationship between the stereochemistry of the substrate and the site of enzymatic attack is discussed.

Microbial enzymes also are capable of transforming other types of natural products such as terpenes (camphör, α–pinene), antibiotics (tetracyclines) and alkaloids. In the latter group successful results have been obtained with indole derivatives mainly.

Finally, the nature of the enzymes produced by the microorganisms and the mechanisms of the reactions concerned are discussed.

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