維生素B12生物合成有了新方法

　　中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所張大偉研究員帶領的蛋白合成細胞工廠與微生物代謝研究團隊近日在維生素B12生物合成技術開發(fā)方面取得新進展。該研究團隊通過將微生物B12合成途徑中24步催化反應進行模塊劃分，構建了體外無細胞催化合成維生素B12的技術體系，并實現(xiàn)了體外多酶催化體系中產(chǎn)量的較大提升。

　　維生素B12是自然界中天然合成的最復雜的小分子化合物之一，也是高等動植物生理活動必需的化合物，它以輔酶形式在DNA合成、甲基化和線粒體代謝中發(fā)揮著重要作用。目前，維生素B12的工業(yè)生產(chǎn)主要依賴微生物發(fā)酵來實現(xiàn)。然而，以微生物為底盤合成維生素B12的方法存在菌種改造困難、發(fā)酵周期長、產(chǎn)物生產(chǎn)和菌株生長難以實現(xiàn)平衡等問題。

　　在該研究中，為解決各個模塊的組裝和優(yōu)化過程存在的副產(chǎn)物反饋抑制現(xiàn)象，研究團隊在中間產(chǎn)物氫咕啉酸（HBA）合成時引入S-腺苷甲硫氨酸（SAM）合成反應和副產(chǎn)物S-腺苷高半胱氨酸（SAH）分解反應，有效緩解了反應過程中的副產(chǎn)物反饋抑制現(xiàn)象；為解決腺苷鈷啉胺酸（AdoCby）合成模塊的中間產(chǎn)物檢測難問題，研究團隊應用“停流檢測法”，對模塊中輔因子及副產(chǎn)物進行追蹤，實現(xiàn)了模塊反應的檢測。此外，還通過構建AdoCby及相關中間產(chǎn)物的直接檢測方法，實現(xiàn)了模塊產(chǎn)物的直接檢測；通過分析級聯(lián)酶促反應間的相互影響，研究人員發(fā)現(xiàn)了反應途徑中ATP使用的競爭現(xiàn)象，并通過引入ATP再生反應對該現(xiàn)象進行了緩解；針對維生素B12合成途徑中輔因子種類多、數(shù)量多的特點，構建了全局輔因子再生系統(tǒng)，實現(xiàn)了體系中輔因子的部分回補，對催化體系進行了進一步的優(yōu)化與提升。最終，通過組裝36個酶的體外多酶催化系統(tǒng)，實現(xiàn)了以5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）為底物合成維生素B12的體系構建，及以HBA為底物合成維生素B12的催化體系的產(chǎn)量提升。

　　業(yè)內(nèi)人士認為，該研究不僅開拓了除化學合成法、微生物合成法之外的第三種維生素B12合成方法，同時也對維生素B12合成途徑的解析發(fā)揮了積極的推動作用，對構建長途徑、多元素的復雜無細胞合成體系具有一定的指導意義。

　　轉(zhuǎn)自：中國食品報

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