Pentasiklik triterpenoidlerin mikrobiyal dönüşümü üzerine araştırma ilerlemesi
Biyodönüşüm veya biyotransformasyon, eksojen bileşiklerin organizmanın kendi etkisi veya vücuttaki aktif enzimlerin katalitik etkisi altında belirli biyokimyasal reaksiyonlara girerek yapısal değişikliklere ve değerli bileşiklerin üretimine yol açtığı süreci ifade eder. Biyokataliz olarak da bilinir. 1864'te Pasteur, Acetobacter'in etanolü asetik aside dönüştürebildiğini keşfederek insanlar tarafından mikrobiyal dönüşüm teknolojisinin geliştirilmesinin başlangıcını işaret etmiştir. 1950'lerde araştırmacılar, progesteronu 11 α - hidroksiprogesterona dönüştürmek için Rhizopus nigrican'ı kullanarak biyotransformasyon tarihinde önemli bir kilometre taşını işaret ettiler.
Kimyasal dönüşümle karşılaştırıldığında, biyolojik dönüşüm yeşil çevre koruma, yüksek katalitik verimlilik, hafif reaksiyon koşulları ve basit müteakip işlem avantajlarına sahiptir. Genellikle glikozilasyon reaksiyonu gibi kimyasal dönüşümde elde edilmesi kolay olmayan dönüşümü sağlayabilir, böylece biyolojik aktiviteyi artırabilir, toksisiteyi azaltabilir ve biyoyararlanımı iyileştirebilir. Özellikle biyotransformasyon yüksek regioseçicilik ve stereoseçiciliğe sahiptir ve ayrıca yapısal olarak yeni bileşikler elde etmeyi kolaylaştıran ve yeni ilaç geliştirme için daha değerli öncü bileşikler sağlayan oksidasyon, indirgeme, hidroliz, kondensasyon, hidroksilasyon, aminasyon, siklizasyon, asilasyon, dekarboksilasyon, metilasyon ve demetilasyon, dehidrojenasyon vb. gibi birçok reaksiyon türü vardır. Bununla birlikte, çok çeşitli mikroorganizmalar arasında etkili dönüşüm suşlarının taranması şu anda büyük bir zorluk olmaya devam etmektedir.
Pentasiklik triterpenoidler çoğunlukla karasal yüksek bitkilerde bulunur ve üç yapısal tipte sınıflandırılabilir: ursolik asit tipi, oleanane tipi ve lupin tipi. Bu bileşiklerin anti-kanser, anti-diyabet, anti-virüs, anti-bakteriyel ve anti-oksidasyon gibi birçok biyolojik aktiviteye sahip olduğu bildirilmiştir. Birçok şifalı bitki pentasiklik triterpenoidler içermesine rağmen, genellikle düşük içerik, düşük aktivite veya yüksek toksisite gibi sınırlamalara sahiptir. Biyotransformasyon yoluyla, pentasiklik triterpenoidler, yüksek aktivite ve düşük toksisiteye sahip daha değerli aktif bileşenlere veya yeni yapılara sahip öncü bileşiklere dönüştürülebilir ve daha fazla yapısal modifikasyon ve yeni ilaç geliştirme için temel oluşturabilir.

Yukarıdaki araştırmalardan, mikrobiyal dönüşümün doğal organik bileşikleri çeşitli türevlere dönüştürebileceğini, biyolojik aktivite taraması ve yeni ilaçlar geliştirmek için yapısal olarak daha yeni bileşikler sağlayabileceğini görmek zor değildir. Biyotransformasyon yapabilen birçok mikroorganizma türü vardır ve bunlar arasında pentasiklik triterpenoidlerin biyotransformasyonu için en yaygın olarak çalışılanlar mantarlardır, özellikle de mantarlardır. Reaksiyon türleri arasında hidroksilasyon, karbonilasyon, hidroliz, karboksilasyon, glikozilasyon, indirgeme, dehidrooksidasyon ve asetilasyon yer almaktadır. Mantarlarda, hidroksilasyon reaksiyonları en yaygın olarak C7, C15 ve C21 pozisyonlarında meydana gelir ve C1, C2, C23, C24 ve C30 pozisyonlarında önemli dönüşümler meydana gelir. C4, C5, C6, C13, C19, C25, C26 ve C29 pozisyonlarında az sayıda dönüşüm meydana gelir. Karbonilasyon reaksiyonları en yaygın olarak C3 ve C21 pozisyonlarında, birkaç tanesi de C2 ve C24 pozisyonlarında meydana gelir. Esterleşme reaksiyonları en sık C13 ve C28 pozisyonlarında meydana gelir ve ayrıca C7 ve C27 pozisyonlarında da bulunmuştur. Dehidrojenasyon reaksiyonu en çok C11 pozisyonunda yaygındır ve zaman zaman C4, C5 ve C23 pozisyonlarında meydana gelir. Karboksilasyon da C3, C29 ve C30 pozisyonlarında çok yaygındır. C3, C28 ve C30 pozisyonları glikoz bağlamak için yaygın bölgelerdir ve hidroliz ve glikosilasyon reaksiyonlarına en yatkın olanlardır. Bakteriler kullanılarak pentasiklik triterpenoidlerin dönüştürülmesine ilişkin araştırma raporları mantarlardan biraz daha azdır. En çok rapor edilen araştırma, çoğunlukla hidroksilasyon, karbonilasyon, glikozilasyon, hidroliz ve esterifikasyon gibi reaksiyon türlerini içeren bakteriler üzerinedir. Bu reaksiyonlar C2, C1, C7, C15, C23 ve C30 pozisyonlarında hidroksilasyonun yanı sıra C3 pozisyonunda karbonilasyon gerçekleştirebilir. Bununla birlikte, mantarlarda bu tür reaksiyonlar elde edilememiştir. C11 ve C26 pozisyonlarında siklooksidasyon, A halkasının C2 ve C3 pozisyonlarında bölünme, C1 pozisyonunda asetilasyon meydana gelir ve C28 pozisyonundaki karboksilik asit hidroksimetile indirgenir.
Biyotransformasyonun amacı substratları daha aktif bileşiklere dönüştürmektir. C2, C7 ve C21 pozisyonlarında hidroksilasyon, C28 pozisyonunda metilasyon, C3 pozisyonunda glikozilasyon ve C28 pozisyonunda monosakkarit glikozilasyonu gibi bazı dönüşüm reaksiyonları tümör hücrelerine karşı sitotoksik aktiviteyi artırır. Bu dönüşüm ürünleri, anti-tümör ilaç aktivitesinin taranması ve incelenmesi için maddi bir temel sağlar. Ayrıca, C28 pozisyonundaki glikozilasyon kan pıhtılaşmasını azaltabilir ve kardiyovasküler hastalıklar için öncü bileşikler sağlayabilir. C3 pozisyonunda karbonilasyon, C1 pozisyonunda asetilasyon, C1, C7, C15, C21 ve C24 pozisyonlarında hidroksilasyon ve C3, C28 ve C30 pozisyonlarında glikozilasyon gibi bazı dönüşüm reaksiyonları anti-enflamatuar aktiviteyi artırabilir. C28 ve C3 pozisyonlarında glikozilasyon, C3 pozisyonunda karbonilasyon ve C21 pozisyonunda hidroksilasyon gibi bazı dönüşüm reaksiyonları antibakteriyel aktiviteyi artırır ve ortaya çıkan türevler antibakteriyel ilaç geliştirme potansiyeline sahiptir. C29 karboksilasyonu nöroprotektif potansiyele sahiptir. Pentasiklik triterpenoidlerin biyotransformasyon teknolojisi üzerine yapılan araştırmalarla çok sayıda aktif madde keşfedilmiştir ve bu yeni dönüşüm ürünleri klinik uygulamalar için yeni öncü bileşikler veya farmakolojik maddeler sağlamaya devam etmektedir. Çok sayıda mikroorganizma türü vardır ve biyotransformasyon aktif suşları tarayarak pentasiklik triterpenoidler için yeni aktivite değerinin nasıl oluşturulacağı konusunda daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Son yıllarda, enzim mühendisliği, hücre ve enzim immobilizasyonu, genetik mühendisliği, fermantasyon mühendisliği, metabolomik, proteomik vb. alanlardaki hızlı gelişme, aynı anda birden fazla dönüşüm reaksiyonunu tamamlamak için aynı mühendislik türüne birden fazla gen entegre etme potansiyeline sahiptir ve bu da mikrobiyal dönüşümün ilaç sentezinde daha iyi bir beklentiye sahip olmasını sağlar.