Углеродный скелет молекулы гризеофульвина формируется из «ацетатных единиц», как это имеет место при синтезе других ароматических соединений, в частности фенолов и их производных.
В реакциях конденсации принимает участие ацетилкоэнзимА, который, карбоксилируясь СО2, превращается в малонилкоэнзим А. Последний реагирует с другой молекулой ацетилкоэнзима А, после чего происходит декарбоксилирование образовавшегося продукта и новое вещество содержит лишь четыре углеродных атома. Более детальное представление об этих реакциях было дано выше.
Детальной, расшифрованной схемы механизма биосинтеза молекулы гризеофульвина нет, известно, что промежуточными продуктами синтеза являются гризеофеноны. Первый из них гризеофенон С (2,4,6-диокси-2-4-диметокси-6′-метилбензофенон) является субстратом хлорирования. Следующий — гризеофенон В (5-хлор-2,4,6-триокси-2′,4-диметокси-6′-метилбензофенон) — субстратом метилирования, в результате чего образуется гризеофенон А (5-хлор,4′-6-диокси-2,2′-4-триметокси-6′-метилбензофенон). Остальные реакции носят гипотетический характер. Хлорирование обеспечивается присутствующим в среде хлористым калием. При наличии в составе среды бромидов, йодидов, фторидов или тиомочевины не происходит включения атома хлора в молекулу антибиотика. При этом образуется дехлоргризеофульвин.
Превращение гризеофенона В в гризеофенон А происходит путем реакции метилирования, чувствительной к ингибирующему действию аминоптерина. Если аминоптерин вводить на ранних этапах культивирования, то не происходит образования гризеофульвина С. Вместо последнего синтезировалась 6-метилсалициловая кислота. Возможно, что аминоптерин, являясь антагонистом фолиевой кислоты, мешает введению двух метоксильных групп гризеофульвина С.
Добавление этионина ведет к синтезу о-этил гомологов. Превращение гризеофенона А в гризеофульвин является, вероятно, окислительно-восстановительной реакцией, также зависимой от фолиевой кислоты.
Помимо гризеофульвина и дихлоргризеофульвина, культура Pen. griseofulvum может синтезировать фульвиновую кислоту, отличающуюся от антибиотика отсутствием, в частности, метоксильных групп.
Синтез преимущественно гризеофульвина или фульвиновой кислоты может быть обеспечен соответствующим подбором питательной среды. Считают, что условием, обеспечивающим синтез гризеофульвина, является активность энзиматических систем реакции метилирования. Когда эти системы не проявляют активности, то синтезируется фульвиновая кислота.
Ферментация гризеофульвина. Ферментация может проводиться на комплексных средах, содержащих кукурузный экстракт, хлопковую, овсяную, кукурузную или соевую муку. Применение плохорастворимых компонентов, которые не подвергаются ферментативному гидролизу в процессе культивирования, нежелательно, так как антибиотик в основном (до 90%) заключен в мицелии. Поэтому при фильтрации все они остаются вместе с мицелием.
В качестве источника углерода, в зависимости от штамма, можно использовать лактозу, глюкозу, сахарозу или крахмал. Концентрации углеводов зависят от содержания в среде азота и от штамма. Обычно содержание углеводов находится в пределах 3,0—7,5%. Rhodes (1963) отмечает, что в его опытах лактоза была предпочтительна всем другим углеводам, если вегетативный инокулюм был заменен спорами. Он же рекомендует применять глюкозный сироп, полученный после гидролиза крахмала. При биосинтезе гризеофульвина преобладающим путем диссимиляции углеводов является гексозо-монофосфатный шунт. В качестве источника азота в составе среды, помимо перечисленных выше компонентов комплексных, могут быть использованы соли аммония или нитраты. Штамм Pen. Janczewskii образует гризеофульвин в большем количестве на средах, содержащих азот в виде нитрата, чем на средах с солями аммония. Синтез гризеофульвина этой же культурой может быть стимулирован добавлением в среду пептона (0,1%) или дрожжевого экстракта. Для обеспечения хорошего выхода необходимо поддерживать отношение N: С. Поэтому в случае применения кукурузного экстракта необходимо учитывать не только сухой вес, но главным образом содержание общего азота. Для одной из культур Pen. nigricans оптимальными условиями для биосинтеза антибиотика являются следующие соотношения между углеводами и азотистыми веществами: лактоза : глюкоза : нитрат натрия: общий азот кукурузного экстракта = 5,5: 0,6: 0,6: 0,2.
Посевная среда отличается от ферментационной отсутствием в ее составе хлористого калия.
Положительный эффект на выход гризеофульвина имеют фосфаты. Концентрация их зависит от общей композиции среды. В литературе приведены величины от 0,05 до 0,8%. Относительно применения мела единая точка зрения у исследователей, работающих в области ферментации гризеофульвина, отсутствует. Однако очевидно, что при введении в среды высоких (свыше 5%) концентраций углеводов требуется присутствие мела. В качестве пеногасителя обычно рекомендуют кашалотовый жир.
Описаны два метода глубинной ферментации гризеофульвина, отличающиеся друг от друга тем, что при одном из них все углеводы введены в среду перед посевом инокулюма, а при другом — происходит их дробное введение по ходу ферментации. Л. Е. Львова, Г. И. Клейнер, Г. К. Лиепиньш, Т. Г. Борисова и Г. А. Туркова (1964) проводили ферментацию по первому из названных методов. Лучшей в их опытах оказалась среда, содержащая в качестве источника углевода одну лактозу или комбинацию, — глюкоза : лактоза в отношении 1:2.
По второму методу, автором которого является Hockenhull ферментацию начинают вести без введения в состав среды углеводов (Rhodes, 1963). Исключение составляют лишь углеводы, присутствующие в кукурузном экстракте, использованном в качестве источника азота. На 9 ч ферментации начинается добавление глюкозного сиропа. Путем дробного периодического введения глюкозного сиропа стараются сохранить в культуральной жидкости такой уровень pH, который является оптимальным для биосинтеза антибиотика. Введение глюкозы регулировалось заданной «идеальной» линией pH. Помимо влияния N : С, на процесс биосинтеза существенное влияние оказывает аэрация.