維生素B12生物合成有了新方法

　　中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所張大偉研究員帶領(lǐng)的蛋白合成細(xì)胞工廠與微生物代謝研究團(tuán)隊(duì)近日在維生素B12生物合成技術(shù)開發(fā)方面取得新進(jìn)展。該研究團(tuán)隊(duì)通過將微生物B12合成途徑中24步催化反應(yīng)進(jìn)行模塊劃分，構(gòu)建了體外無細(xì)胞催化合成維生素B12的技術(shù)體系，并實(shí)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(fù)雜的小分子化合物之一，也是高等動(dòng)植物生理活動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)平衡等問題。

　　在該研究中，為解決各個(gè)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(tuán)隊(duì)在中間產(chǎn)物氫咕啉酸（HBA）合成時(shí)引入S-腺苷甲硫氨酸（SAM）合成反應(yīng)和副產(chǎn)物S-腺苷高半胱氨酸（SAH）分解反應(yīng)，有效緩解了反應(yīng)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(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用“停流檢測法”，對模塊中輔因子及副產(chǎn)物進(jìn)行追蹤，實(shí)現(xiàn)了模塊反應(yīng)的檢測。此外，還通過構(gòu)建AdoCby及相關(guān)中間產(chǎn)物的直接檢測方法，實(shí)現(xiàn)了模塊產(chǎn)物的直接檢測；通過分析級聯(lián)酶促反應(yīng)間的相互影響，研究人員發(fā)現(xiàn)了反應(yīng)途徑中ATP使用的競爭現(xiàn)象，并通過引入ATP再生反應(yīng)對該現(xiàn)象進(jìn)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(diǎn)，構(gòu)建了全局輔因子再生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了體系中輔因子的部分回補(bǔ)，對催化體系進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化與提升。最終，通過組裝36個(gè)酶的體外多酶催化系統(tǒng)，實(shí)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(gòu)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(rèn)為，該研究不僅開拓了除化學(xué)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(shí)也對維生素B12合成途徑的解析發(fā)揮了積極的推動(dòng)作用，對構(gòu)建長途徑、多元素的復(fù)雜無細(xì)胞合成體系具有一定的指導(dǎo)意義。

　　轉(zhuǎn)自：中國食品報(bào)

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