Progrès de la recherche sur la transformation microbienne des triterpénoïdes pentacycliques
La bioconversion ou biotransformation désigne le processus par lequel des composés exogènes subissent certaines réactions biochimiques sous l'action de l'organisme lui-même ou l'action catalytique d'enzymes actives dans le corps, ce qui entraîne des changements structurels et la production de composés utiles. Elle est également connue sous le nom de biocatalyse. En 1864, Pasteur a découvert qu'Acetobacter pouvait convertir l'éthanol en acide acétique, marquant ainsi le début du développement de la technologie de transformation microbienne par l'homme. Dans les années 1950, des chercheurs ont utilisé Rhizopus nigrican pour convertir la progestérone en 11 α - hydroxyprogestérone, marquant ainsi une étape importante dans l'histoire de la biotransformation.
Par rapport à la conversion chimique, la conversion biologique présente les avantages de la protection de l'environnement, d'une efficacité catalytique élevée, de conditions de réaction douces et d'un traitement ultérieur simple. Elle permet souvent de réaliser des conversions qui ne sont pas faciles à obtenir par la conversion chimique, comme la réaction de glycosylation, ce qui renforce l'activité biologique, réduit la toxicité et améliore la biodisponibilité. En particulier, la biotransformation présente une régiosélectivité et une stéréosélectivité élevées, et il existe également de nombreux types de réactions, telles que l'oxydation, la réduction, l'hydrolyse, la condensation, l'hydroxylation, l'amination, la cyclisation, l'acylation, la décarboxylation, la méthylation et la déméthylation, la déshydrogénation, etc. Toutefois, la sélection de souches de transformation efficaces parmi une grande variété de micro-organismes reste un énorme défi à l'heure actuelle.
Les triterpénoïdes pentacycliques se trouvent principalement dans les plantes supérieures terrestres et peuvent être classés en trois types structurels : le type acide ursolique, le type oléane et le type lupin. Il a été rapporté que ces composés ont de nombreuses activités biologiques, telles que la lutte contre le cancer, le diabète, les virus, les bactéries et l'oxydation. Bien que de nombreuses plantes médicinales contiennent des triterpénoïdes pentacycliques, elles présentent souvent des limitations telles qu'une faible teneur, une faible activité ou une forte toxicité. Grâce à la biotransformation, les triterpénoïdes pentacycliques peuvent être transformés en ingrédients actifs plus précieux ayant une activité élevée et une faible toxicité, ou en composés principaux avec de nouvelles structures, jetant ainsi les bases de modifications structurelles ultérieures et de la mise au point de nouveaux médicaments.

Il n'est pas difficile de voir, d'après les recherches ci-dessus, que la transformation microbienne peut transformer des composés organiques naturels en une variété de dérivés, ce qui permet d'obtenir des composés structurellement plus nouveaux pour le dépistage de l'activité biologique et la mise au point de nouveaux médicaments. Il existe de nombreux types de micro-organismes capables de biotransformer, parmi lesquels les champignons sont les plus couramment étudiés pour la biotransformation des triterpénoïdes pentacycliques, en particulier les champignons. Les types de réaction comprennent l'hydroxylation, la carbonylation, l'hydrolyse, la carboxylation, la glycosylation, la réduction, la déshydrooxydation et l'acétylation. Chez les champignons, les réactions d'hydroxylation se produisent le plus souvent aux positions C7, C15 et C21, avec des transformations significatives aux positions C1, C2, C23, C24 et C30. Quelques transformations se produisent aux positions C4, C5, C6, C13, C19, C25, C26 et C29. Les réactions de carbonylation se produisent le plus souvent aux positions C3 et C21, et quelques-unes aux positions C2 et C24. Les réactions d'estérification se produisent le plus souvent aux positions C13 et C28, et ont également été observées aux positions C7 et C27. La réaction de déshydrogénation est la plus fréquente en C11 et se produit occasionnellement en C4, C5 et C23. La carboxylation est également très fréquente aux positions C3, C29 et C30. Les positions C3, C28 et C30 sont des sites communs de connexion du glucose et sont les plus susceptibles de subir des réactions d'hydrolyse et de glycosylation. Les rapports de recherche sur la transformation des triterpénoïdes pentacycliques à l'aide de bactéries sont légèrement moins nombreux que ceux sur les champignons. Les recherches les plus rapportées concernent les bactéries, qui impliquent principalement des types de réaction tels que l'hydroxylation, la carbonylation, la glycosylation, l'hydrolyse et l'estérification. Ces réactions peuvent réaliser une hydroxylation aux positions C2, C1, C7, C15, C23 et C30, ainsi qu'une carbonylation à la position C3. Cependant, ces types de réactions n'ont pas été réalisés chez les champignons. La cyclooxydation se produit aux positions C11 et C26, le clivage se produit aux positions C2 et C3 de l'anneau A, l'acétylation se produit à la position C1, et l'acide carboxylique à la position C28 est réduit à l'hydroxyméthyle.
L'objectif de la biotransformation est de convertir les substrats en composés plus actifs. Certaines réactions de transformation renforcent l'activité cytotoxique contre les cellules tumorales, comme l'hydroxylation en positions C2, C7 et C21, la méthylation en position C28, la glycosylation en position C3 et la glycosylation monosaccharidique en position C28. Ces produits de transformation constituent une base matérielle pour le criblage et l'étude de l'activité des médicaments antitumoraux. En outre, la glycosylation en position C28 peut réduire la coagulation sanguine et fournir des composés principaux pour les maladies cardiovasculaires. Certaines réactions de transformation peuvent renforcer l'activité anti-inflammatoire, comme la carbonylation en position C3, l'acétylation en position C1, l'hydroxylation en positions C1, C7, C15, C21 et C24, et la glycosylation en positions C3, C28 et C30. Certaines réactions de conversion renforcent l'activité antibactérienne, comme la glycosylation en positions C28 et C3, la carbonylation en position C3 et l'hydroxylation en position C21, et les dérivés qui en résultent ont le potentiel de développer des médicaments antibactériens. La carboxylation en C29 a un potentiel neuroprotecteur. La recherche sur la technologie de biotransformation des triterpénoïdes pentacycliques a permis de découvrir un grand nombre de substances actives, et ces nouveaux produits de transformation continuent de fournir de nouveaux composés principaux ou des substances pharmacologiques pour des applications cliniques. Il existe de nombreux types de micro-organismes et il convient de poursuivre les recherches sur la manière de créer une nouvelle valeur d'activité pour les triterpénoïdes pentacycliques en recherchant des souches actives de biotransformation.
Ces dernières années, le développement rapide de l'ingénierie enzymatique, de l'immobilisation des cellules et des enzymes, du génie génétique, de l'ingénierie de la fermentation, de la métabolomique, de la protéomique, etc., permet d'intégrer plusieurs gènes dans la même souche d'ingénierie afin de réaliser simultanément plusieurs réactions de transformation, ce qui ouvre de meilleures perspectives à la transformation microbienne pour la synthèse des médicaments.