Published December 1, 2012 | Version v1
Publication Open

Synthesis of some potent immunomodulatory and anti-inflammatory metabolites by fungal transformation of anabolic steroid oxymetholone

Creators

  • 1. International Center for Chemical and Biological Sciences
  • 2. University of Karachi
  • 3. King Saud University

Description

Abstract Background Biotransformation of organic compounds by using microbial whole cells provides an efficient approach to obtain novel analogues which are often difficult to synthesize chemically. In this manuscript, we report for the first time the microbial transformation of a synthetic anabolic steroidal drug, oxymetholone, by fungal cell cultures. Results Incubation of oxymetholone ( 1 ) with Macrophomina phaseolina , Aspergillus niger , Rhizopus stolonifer , and Fusarium lini produced 17β-hydroxy-2-(hydroxy-methyl)-17α-methyl-5α-androstan-1-en-3-one ( 2 ), 2α,17α-di(hydroxyl-methyl)-5α-androstan-3β,17β-diol ( 3 ), 17α-methyl-5α-androstan-2α,3β,17β-triol ( 4 ), 17β-hydroxy-2-(hydroxymethyl)-17α-methyl-androst-1,4-dien-3-one ( 5 ), 17β-hydroxy-2α-(hydroxy-methyl)-17α-methyl-5α-androstan-3-one ( 6 ), and 2α-(hydroxymethyl)-17α-methyl-5α-androstan-3β-17β-diol ( 7 ). Their structures were deduced by spectral analyses, as well as single-crystal X-ray diffraction studies. Compounds 2 – 5 were identified as the new metabolites of 1 . The immunomodulatory, and anti-inflammatory activities and cytotoxicity of compounds 1 – 7 were evaluated by observing their effects on T-cell proliferation, reactive oxygen species (ROS) production, and normal cell growth in MTT assays, respectively. These compounds showed immunosuppressant effect in the T-cell proliferation assay with IC 50 values between 31.2 to 2.7 μg/mL, while the IC 50 values for ROS inhibition, representing anti-inflammatory effect, were in the range of 25.6 to 2.0 μg/mL. All the compounds were found to be non-toxic in a cell-based cytotoxicity assay. Conclusion Microbial transformation of oxymetholone ( 1 ) provides an efficient method for structural transformation of 1 . The transformed products were obtained as a result of de novo stereoselective reduction of the enone system, isomerization of double bond, insertion of double bond and hydroxylation. The transformed products, which showed significant immunosuppressant and anti-inflammatory activities, can be further studied for their potential as novel drugs.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يوفر التحول الحيوي للمركبات العضوية باستخدام الخلايا الكاملة الميكروبية نهجًا فعالًا للحصول على نظائر جديدة غالبًا ما يصعب تصنيعها كيميائيًا. في هذه المخطوطة، نبلغ لأول مرة عن التحول الميكروبي لعقار ستيرويدي اصطناعي، أوكسي ميثولون، عن طريق مزارع الخلايا الفطرية. نتائج حضانة أوكسي ميثولون ( 1 ) مع ماكروفومينا فيزولينا، الرشاشية السوداء، ريزوبوس ستولونيفر ، وفوساريوم ليني أنتجت 17 β -هيدروكسي-2 - (هيدروكسي ميثيل) -17 α -ميثيل-5 α -أنروستان-1 - en -3 -واحد (2)، 2 α، 17 α -دي (هيدروكسي- ميثيل) -5 α -أندروستان-3 β، 17 β -ديول ( 3 )، 17 α -ميثيل-5 α -أندروستان-2 α، 3 β، 17 β -ثلاثيول ( 4 )، 17 β -هيدروكسي-2 - (هيدروكسي ميثيل) -17 α -ميثيل-أندروستان-1، 4 -دين-3 -واحد (5)، 17 β -هيدروكسي-2 α - (هيدروكسي- ميثيل) -17 α -ميثيل-5 α - androstan -3 β -17 β -ديول ( 7 ). تم استنتاج هياكلها من خلال التحليلات الطيفية، بالإضافة إلى دراسات حيود الأشعة السينية أحادية البلورة. تم تحديد المركبات 2 – 5 على أنها المستقلبات الجديدة لـ 1 . تم تقييم الأنشطة المناعية والمضادة للالتهابات والسمية الخلوية للمركبات 1 – 7 من خلال مراقبة آثارها على تكاثر الخلايا التائية، وإنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، ونمو الخلايا الطبيعي في فحوصات MTT، على التوالي. أظهرت هذه المركبات تأثيرًا مثبطًا للمناعة في اختبار انتشار الخلايا التائية بقيم IC 50 بين 31.2 إلى 2.7 ميكروغرام/مل، في حين أن قيم IC 50 لتثبيط ROS، التي تمثل تأثيرًا مضادًا للالتهابات، كانت في حدود 25.6 إلى 2.0 ميكروغرام/مل. تم العثور على جميع المركبات غير سامة في اختبار السمية الخلوية. الخاتمة يوفر التحول الميكروبي للأوكسي ميثولون ( 1 ) طريقة فعالة للتحول الهيكلي لـ 1 . تم الحصول على المنتجات المحولة نتيجة للاختزال الانتقائي المجسم لنظام enone، وأزمرة الرابطة المزدوجة، وإدخال الرابطة المزدوجة، والهيدروكسلة. يمكن مواصلة دراسة المنتجات المحولة، التي أظهرت أنشطة كبيرة مثبطة للمناعة ومضادة للالتهابات، لإمكاناتها كأدوية جديدة.

Translated Description (French)

Résumé Contexte La biotransformation de composés organiques à l'aide de cellules microbiennes entières fournit une approche efficace pour obtenir de nouveaux analogues qui sont souvent difficiles à synthétiser chimiquement. Dans ce manuscrit, nous rapportons pour la première fois la transformation microbienne d'un médicament stéroïdien anabolisant synthétique, l'oxymétholone, par des cultures cellulaires fongiques. Résultats L'incubation d'oxymétholone ( 1 ) avec Macrophomina phaseolina , Aspergillus niger , Rhizopus stolonifer et Fusarium lini a produit 17β-hydroxy-2-(hydroxy-méthyl) -17α-méthyl-5α-androstan-1-en-3-one ( 2 ), 2α ,17α-di (hydroxy-méthyl) -5α-androstan-3β ,17β-diol ( 3 ), 17α-méthyl-5α-androstan-2α ,3β,17β-triol ( 4 ), 17β-hydroxy-2-(hydroxyméthyl) -17α-méthyl-androst-1,4-dién-3-one ( 5 ), 17β-hydroxy-2α- (hydroxy-méthyl) -17α-méthyl-5α-androstan-3-one ( 6 ) et 2α-(hydroxyméthyl)-17α-méthyl-5α-androstan-3β-17β-diol ( 7 ). Leurs structures ont été déduites par des analyses spectrales, ainsi que par des études de diffraction des rayons X monocristallins. Les composés 2 à 5 ont été identifiés comme les nouveaux métabolites de 1 . Les activités immunomodulatrices et anti-inflammatoires et la cytotoxicité des composés 1 à 7 ont été évaluées en observant leurs effets sur la prolifération des lymphocytes T, la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et la croissance cellulaire normale dans les tests MTT, respectivement. Ces composés ont montré un effet immunosuppresseur dans le test de prolifération des lymphocytes T avec des valeurs d'IC 50 comprises entre 31,2 et 2,7 μg/mL, tandis que les valeurs d'IC 50 pour l'inhibition des ROS, représentant un effet anti-inflammatoire, se situaient dans la plage de 25,6 à 2,0 μg/mL. Tous les composés se sont révélés non toxiques dans un test de cytotoxicité cellulaire. Conclusion La transformation microbienne de l'oxymétholone ( 1 ) fournit une méthode efficace pour la transformation structurelle de 1 . Les produits transformés ont été obtenus à la suite de la réduction stéréosélective de novo du système énone, de l'isomérisation de la double liaison, de l'insertion de la double liaison et de l'hydroxylation. Les produits transformés, qui ont montré des activités immunosuppressives et anti-inflammatoires significatives, peuvent être étudiés plus avant pour leur potentiel en tant que nouveaux médicaments.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes La biotransformación de compuestos orgánicos mediante el uso de células enteras microbianas proporciona un enfoque eficiente para obtener análogos novedosos que a menudo son difíciles de sintetizar químicamente. En este manuscrito, informamos por primera vez la transformación microbiana de un fármaco esteroideo anabólico sintético, oximetolona, por cultivos de células fúngicas. Resultados La incubación de oximetolona ( 1 ) con Macrophomina phaseolina , Aspergillus niger , Rhizopus stolonifer y Fusarium lini produjo 17β-hidroxi-2- (hidroximetil) -17α-metil-5α-androstan-1-en-3-ona ( 2 ), 2α ,17α-di (hidroxil-metil) -5α-androstan-3β ,17β-diol ( 3 ), 17α-metil-5α-androstan-2α ,3β ,17β-triol ( 4 ), 17β-hidroxi-2- (hidroximetil) -17α-metil-androst-1,4-dien-3-ona ( 5 ), 17β-hidroxi-2α- (hidroximetil) -17α-metil-5α-androstan-3-ona ( 6 ) y 2α-(hidroximetil)-17α-metil-5α-androstan-3β-17β-diol ( 7 ). Sus estructuras se dedujeron mediante análisis espectrales, así como estudios de difracción de rayos X monocristalinos. Los compuestos 2 – 5 se identificaron como los nuevos metabolitos de 1 . Las actividades inmunomoduladoras y antiinflamatorias y la citotoxicidad de los compuestos 1 – 7 se evaluaron observando sus efectos sobre la proliferación de células T, la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y el crecimiento celular normal en ensayos MTT, respectivamente. Estos compuestos mostraron un efecto inmunosupresor en el ensayo de proliferación de células T con valores de IC 50 entre 31.2 y 2.7 μg/mL, mientras que los valores de IC 50 para la inhibición de ROS, que representan un efecto antiinflamatorio, estaban en el rango de 25.6 a 2.0 μg/mL. Se descubrió que todos los compuestos no eran tóxicos en un ensayo de citotoxicidad basado en células. Conclusión La transformación microbiana de oximetolona ( 1 ) proporciona un método eficiente para la transformación estructural de 1 . Los productos transformados se obtuvieron como resultado de la reducción estereoselectiva de novo del sistema enona, la isomerización del doble enlace, la inserción del doble enlace y la hidroxilación. Los productos transformados, que mostraron actividades inmunosupresoras y antiinflamatorias significativas, pueden estudiarse más a fondo por su potencial como fármacos novedosos.

Files

1752-153X-6-153.pdf

Files (1.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2951e6c51b6555298610b441fffeec6c
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تخليق بعض المستقلبات المناعية والمضادة للالتهابات القوية عن طريق التحويل الفطري لأوكسي ميثولون الستيرويد المنشطة
Translated title (French)
Synthèse de certains métabolites immunomodulateurs et anti-inflammatoires puissants par transformation fongique de l'oxymétholone stéroïde anabolisant
Translated title (Spanish)
Síntesis de algunos metabolitos inmunomoduladores y antiinflamatorios potentes por transformación fúngica de oximetolona esteroidea anabólica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2117910402
DOI
10.1186/1752-153x-6-153

Is supplement to
https://openalex.org/W4252699916 (Other)
https://openalex.org/W4240682630 (Other)
https://openalex.org/W3004992272 (Other)
https://openalex.org/W2475034042 (Other)
https://openalex.org/W2363082983 (Other)
https://openalex.org/W2072042071 (Other)
https://openalex.org/W2002919907 (Other)
https://openalex.org/W1950260896 (Other)
https://openalex.org/W1790425259 (Other)
https://openalex.org/W1574903480 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1575583315
  • https://openalex.org/W1592606160
  • https://openalex.org/W1972812143
  • https://openalex.org/W1983343739
  • https://openalex.org/W2002748520
  • https://openalex.org/W2012797355
  • https://openalex.org/W2013623989
  • https://openalex.org/W2020294908
  • https://openalex.org/W2021232039
  • https://openalex.org/W2025503392
  • https://openalex.org/W2037361240
  • https://openalex.org/W2067140993
  • https://openalex.org/W2073668610
  • https://openalex.org/W2080182825
  • https://openalex.org/W2080262933
  • https://openalex.org/W2114918609
  • https://openalex.org/W2117596832
  • https://openalex.org/W2333557708
  • https://openalex.org/W3001190479
  • https://openalex.org/W4254237243