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用基因工程菌发酵生产腺苷蛋氨酸的方法

专利名称：：用基因工程菌发酵生产腺苷蛋氨酸的方法

技术领域：

：本发明属于生物发酵工程技术，具体涉及一种利用基因工

程菌发酵生产腺苷蛋氨酸的方法。

背景技术：

：S-腺苷蛋氨酸，又名S-腺苷-L-蛋氨酸，英文名S-adenosy

卜L-methionine,化学名5-{[3S-3-氨基-3-羧基-丙基]-

曱基-S-砜)-5-脱氧腺苷，常用缩写SAM、SAMe、AdoMet，

分子式CH22N606S。SAM是蛋氨酸的活性形式,1952年由

Cantoni所发现。它是生物体内重要的中间代谢物质，参与

多种生化反应。在生物体内，由底物L-蛋氨酸和ATP经过SAM

合成酶(S-adenosylmethioninesynthetase,即

ATP:L-methionineS-adenosyltransferase，EC2.5.1.6)酶

促合成的。SAM是双手性物质，有2种异构体:(R，S)-SAM

和(S，S)-SAM。只有(S,S)-SAM,即(-)-SAM才具有生物活性。

作为一种重要的生理活性物质，SAM在人体生命活动中发挥

着重要的生理作用，对维护人体健康至关重要。目前已发现

至少有35种不同的曱基转移酶反应需要SAM作为曱基供体。

许多含氮物质的生物合成都需要从SAM获取曱基，如肌酸、

松果素、肾上腺素、曱氧肾上腺素、肉碱、胆碱、曱基组胺

等。而曱基化作用不仅仅限于这些物质的合成，在核酸和蛋

白质的修饰加工方面也极为重要，如对RNA来说，在rRNA、

tRNA或mRNA中，核糖的羟基和碱基的氨基在曱基化时都需

要SAM参与。SAM通过转氨丙基参与生物胺的合成。亚精胺

和精胺是哺乳动物细胞中不可缺少的组分。SAM两次脱羧后

生成5-甲硫腺苷(MTA),接着将氨丙基转移给腐胺和亚精胺

而生成相应的亚精胺和精胺。SAM的制备方法有化学合成、

酶法合成和微生物发酵等。SAM可以通过S-腺苷高半胱氨

酸(S-adenosylhomocysteine，SAH)和曱基供体(CH3I)化学

合成得到。但此法有产率低、反应物S-腺苷高半胱氨酸价

格昂贵、反应产物为(士)-SAM的混旋物、少量非活性(+)-SAM

难以分离等明显缺点，因而很少在实际生产中应用

(MatosJRetal，BiotechnolApplBiochem,1987，9:39~52)。

酶法合成利用SAM合成酶催化底物L-蛋氨酸和ATP生成(-)

型SAM。该法具有反应产物纯度高、分离提纯容易、反应周

期短以及无污染等优点。但是，SAM合成酶在动植物和微生

物体内含量少、酶活不高、分离纯化困难，，用该法大规模

制备SAM受到SAM合成酶活力的限制。考虑到成本太高，所

以一般只将其用于合成同位素标记的SAM(ReedBRetal，

1986,EP0189322)。某些微生物可以在细胞内积累SAM,尤其

是酵母Saccharomyces属的一些菌抹，通过对这些孩支生物

的发酵，在培养基中添加一定量蛋氨酸的情况下，可以获得

大量的SAM(ShiozakiSetai，AgricBoilChem,1984，

48(9):2293~2300)。因此，通过微生物的发酵进而提取SAM

是目前SAM工业生产的主要途径。Shiozaki筛选了不同种

的微生物(主要为Saccharomyces和Candida属的不同种的

菌抹),分离到一抹Saccharomycessakek-6菌，在10ml培养

基中小量发酵产出1.55g/L的SAM。进一步优化培养条件，

该菌在IOL发酵罐中培养7天后，SAM产量高达

10.8g/L(ShiozakiSetal.JournalofBiotechnology,1986，

4:345-354)。这是目前从文献中查到的最高产量。Angeles

等通过在细菌中表达大鼠肝脏来源的SAM合成酶，使得细胞

内的SAM含量大大提高，但其单位发酵体积中的SAM产量仍

较低，只有28nmol/L发酵液。这样的发酵产量，一方面成

本较高，另一方面后期的分离纯化工作也有一定的困难。研

究发现，在对细胞内各代谢途径清楚了解的基础上，通过有

目的地改造细胞的代谢途径可以使细胞成为一个微型的反

应器，高效地产出一些代谢中间产物。主要的两条工