制备核糖核苷或其衍生物的方法、生物酶制剂及其应用技术

本发明专利技术提供了制备核糖核苷或其衍生物的方法、生物酶制剂及其应用。所述方法包括下列步骤：在生物酶制剂的存在下将一种或多种底物分别、依次或者同时进行酶促反应，其中所述底物包含一种或多种的具有氧化含氮芳香杂环基团的核糖核苷酸或其盐、以及生糖氨基酸或其盐。本发明专利技术能同时应用于以核糖核苷及其衍生物为原料和辅酶的各种酶促反应中进行从而成为更低成本和高效率的酶法技术平台。更低成本和高效率的酶法技术平台。

【技术实现步骤摘要】
制备核糖核苷或其衍生物的方法、生物酶制剂及其应用


[0001]本专利技术属于生物科技领域，具体而言，本专利技术涉及一种制备核糖核苷或其衍生物的方法、在该方法中使用的生物酶制剂及其应用，包括利用核糖核苷或其衍生物为底物进行磷酸化或磷酸转移，以生产各种蛋白、氨基酸、核酸、肽等。

技术介绍

[0002]核糖核苷或其衍生物是存在于所有生物体内的重要物质，为生命的基础。核糖核苷或其衍生物可以为包含核糖、嘧啶或者嘌呤以任选的磷酸基团的任何物质，例如二磷酸腺苷、单磷酸腺苷和腺苷以及它们的盐。特别是，三磷酸腺苷(ATP)是细胞中最重要的辅酶，既是细胞的能量源，也是身体中多种酶不可缺少的辅酶和底物，提供磷酸基团和腺苷基团以维持新陈代谢和各器官的正常运作。
[0003]生物酶工程是现代化工业的重要一员，主要利用酶制剂所具有的生物催化和专一性等功能将底物转化合成相应的目标产物。酶工程主要用于医药工业和食品工业，相比传统化学工艺更为环保节能，符合现代化工业中需要秉承可持续发展的重要原则并同时创造生产低成本和安全食用的优点。根据市场统计，2019年生物酶工程全球总值约100亿美元，并以复合年均增长率7.1％的趋势持续发展，预期在2027年整个行业的总值超越150亿美元:因此，酶法生产工艺已被多个已发展和发展中国家视为重点的科技项目，投放大量资源进行相关研究。
[0004]酶促反应多需要使用辅酶：辅酶可以为有机小分子，协助酶制剂进行催化反应，同时辅酶亦可以成为该催化反应的底物以进行基团转移或还原氧化反应等；辅酶类中以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和三磷酸腺苷为最重要者：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸多参与还原氧化系的酶促反应，例如在人体中主要负责代谢酒精的乙醇脱氧酶和乙醛脱氧酶，都需要使用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸为底物，根据王骏教授在其著作“听骏一席话
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健康长寿面面观”中，引用王教授在书中对上述两种酶的功能的详尽批注:“酒精在人体内的代谢(分解)经个两个步骤:第一，酒精(乙醇)进入血液后经乙醇脱氧酶转化为乙醛。乙醛是第一类强致癌物质，可引致肝癌和其他癌症。第二，乙醛在乙醛脱氢酶的作用下转化为乙酸。乙酸即醋酸，对人体无害。”王教授在该著作中亦深入浅出的讲解烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(又名：辅酶I、NAD
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)和上述两种酶功能与健康的关键：”最新科研和实践证明，酒精代谢快慢的另一主因是体内辅酶I(NAD
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)的多寡。NAD
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是乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的辅助因子亦称辅酶。缺乏NAD
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，这两个脱氢酶便无法降解酒。口服NMN(即烟酰胺单核苷酸，人体固有的NAD
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的直接前体物质)可快速(15至30分钟)和有效地提升体内NAD
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的含量。因此，饮酒前后口服NMN能够大幅提高酒精降解成乳酸的速度，消除宿醉，从而大大减少酒精和完全对健康造成的负面影响”。
[0005]另一常用的辅酶为三磷酸腺苷，存在于每个细胞之中的能量源，并以底物参与基团转移、磷酸化和多肽合成等重要生化反应；例如身体中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、辅酶A和谷胱苷肽的生成都需要三磷酸腺苷。辅酶既对生物的生存十分重要，同时在酶法生产工艺中举足轻重，当中三磷酸腺苷更是主要底物，在多项酶法生产工艺都需要使用。
[0006]核糖核苷或其衍生物(例如三磷酸腺苷)的需求与日俱增，导致其价格居高不下，而且供应量波动大，对依赖核糖核苷或其衍生物的酶法生产工艺带来不利因素，长远可能拖累酶工程行业的发展。因此，核糖核苷或其衍生物的供应是酶法生产工艺的核心问题，必需提出新的方案来解决当前的状况，进一步降低核糖核苷或其衍生物的应用成本，从而进一步扩大使用酶法生产工艺的经济成果以普及其使用为此，核糖核苷或其衍生物的制备方法和应用应进行改善以解决现时的各种问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术提出了一种制备核糖核苷或其衍生物的方法和应用，以解决上述现有技术所提出的问题。
[0008]具体而言，本专利技术提供了：
[0009]1.一种制备核糖核苷或其衍生物的方法，包括下列步骤：在生物酶制剂的存在下将一种或多种底物分别、依次或者同时进行酶促反应，其中所述底物包含一种或多种的具有氧化含氮芳香杂环基团的核糖核苷酸或其盐、以及生糖氨基酸或其盐。
[0010]2.根据以上1所述的方法，其中
[0011]所述的核糖核苷或其衍生物选自磷酸化的核糖核苷或其盐，
[0012]任选地，所述磷酸化的核糖核苷或其盐选自单磷酸胞苷或其盐、二磷酸胞苷或其盐、三磷酸胞苷或其盐、单磷酸尿苷或其盐、二磷酸尿苷或其盐、三磷酸尿苷或其盐、单磷酸胸苷或其盐、二磷酸胸苷或其盐、三磷酸胸苷或其盐、单磷酸肌苷或其盐、二磷酸肌苷或其盐、三磷酸肌苷或其盐、单磷酸鸟苷或其盐、二磷酸鸟苷或其盐、三磷酸鸟苷或其盐、单磷酸腺苷或其盐、二磷酸腺苷或其盐、三磷酸腺苷或其盐的至少一者，优选为单磷酸肌苷或其盐、二磷酸肌苷或其盐、三磷酸肌苷或其盐、单磷酸鸟苷或其盐、二磷酸鸟苷或其盐、三磷酸鸟苷或其盐、单磷酸腺苷或其盐、二磷酸腺苷或其盐、三磷酸腺苷或其盐的至少一者，更优选为单磷酸腺苷或其盐、二磷酸腺苷或其盐、三磷酸腺苷或其盐的至少一者。
[0013]3.根据以上1
‑
2中任意一项所述的方法和应用，其中所述的生物酶制剂为单一的生物酶制剂或者包含两种以上的生物酶的混合生物酶制剂；
[0014]任选地，所述生物酶制剂选自腺苷酸琥珀酸合酶(EC6.3.4.4)、腺苷酸琥珀酸裂解酶(EC4.3.2.2)、延胡索酸酶(EC4.2.1.2)、5
’‑
核苷酸酶(EC3.1.3.5)、马来酸异构酶以及ATP生产酶中的至少一者；
[0015]任选地，所述ATP生产酶选自多聚磷酸激酶I(EC2.7.4.1)、多聚磷酸激酶類2(EC2.7.4.1)、多聚磷酸
‑
AMP磷酸转移酶(EC2.7.4.33)、腺苷酸激酶(EC2.7.4.3)中的至少一者；
[0016]4.根据以上1
‑
3任意一项所述的方法，其中所述底物还包含磷酸供体，
[0017]任选地所述生糖氨基酸或其盐选自甘氨酸或其盐、丝氨酸或其盐、缬氨酸或其盐、组氨酸或其盐、精氨酸或其盐、丙氨酸或其盐、谷氨酸或其盐、谷氨酰胺或其盐、蛋氨酸或其盐、天冬氨酸或其盐、天冬酰胺或其盐、脯氨酸或其盐、羟脯氨酸或其盐、半胱氨酸或其盐的至少一者，优选为天冬氨酸或其盐、半胱氨酸或其盐和天冬酰胺或其盐的至少一者，更优选为天冬氨酸或其盐，
[0018]任选地，所述磷酸供体选自多聚磷酸或其盐等。
[0019]5.根据以上1
‑
4中任意一项所述的应用，其中所述氧化含氮芳香杂环基团选自具有羰基的嘧啶基团或者具有羰基的嘌呤基团，任选地，所述具有氧化含氮芳香杂环基团的核糖核苷酸包含一个或多个磷酸基团、核糖基团以及嘌呤基团或者具有羰基的嘧啶基团；
[0020]任选地，所述底物还包含核糖核苷酸的琥珀酸衍生物，核糖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备核糖核苷或其衍生物的方法，其特征在于包括下列步骤：在生物酶制剂的存在下将一种或多种底物分别、依次或者同时进行酶促反应，其中所述底物包含一种或多种的具有氧化含氮芳香杂环基团的核糖核苷酸或其盐、以及生糖氨基酸或其盐。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的核糖核苷或其衍生物选自磷酸化的核糖核苷或其盐，任选地，所述磷酸化的核糖核苷或其盐选自单磷酸胞苷或其盐、二磷酸胞苷或其盐、三磷酸胞苷或其盐、单磷酸尿苷或其盐、二磷酸尿苷或其盐、三磷酸尿苷或其盐、单磷酸胸苷或其盐、二磷酸胸苷或其盐、三磷酸胸苷或其盐、单磷酸肌苷或其盐、二磷酸肌苷或其盐、三磷酸肌苷或其盐、单磷酸鸟苷或其盐、二磷酸鸟苷或其盐、三磷酸鸟苷或其盐、单磷酸腺苷或其盐、二磷酸腺苷或其盐、三磷酸腺苷或其盐的至少一者，优选为单磷酸肌苷或其盐、二磷酸肌苷或其盐、三磷酸肌苷或其盐、单磷酸鸟苷或其盐、二磷酸鸟苷或其盐、三磷酸鸟苷或其盐、单磷酸腺苷或其盐、二磷酸腺苷或其盐、三磷酸腺苷或其盐的至少一者，更优选为单磷酸腺苷或其盐、二磷酸腺苷或其盐、三磷酸腺苷或其盐的至少一者。3.根据权利要求1
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2中任意一项所述的方法和应用，其中所述的生物酶制剂为单一的生物酶制剂或者包含两种以上的生物酶的混合生物酶制剂；任选地，所述生物酶制剂选自腺苷酸琥珀酸合酶(EC6.3.4.4)、腺苷酸琥珀酸裂解酶(EC4.3.2.2)、延胡索酸酶(EC 4.2.1.2)、5
’‑
核苷酸酶(EC 3.1.3.5)、马来酸异构酶以及ATP生产酶中的至少一者；任选地，所述ATP生产酶选自多聚磷酸激酶、多聚磷酸
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AMP磷酸转移酶(EC 2.7.4.33)、腺苷酸激酶(EC 2.7.4.3)中的至少一者；以及任选地，所述多聚磷酸激酶包含多聚磷酸激酶类1(EC 2.7.4.1)和多聚磷酸激酶类2(EC 2.7.4.1)中的至少一者。4.根据权利要求1
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3任意一项所述的方法，其特征在于所述底物还包含磷酸供体，任选地，所述生糖氨基酸或其盐选自甘氨酸或其盐、丝氨酸或其盐、缬氨酸或其盐、组氨酸或其盐、精氨酸或其盐、丙氨酸或其盐、谷氨酸或其盐、谷氨酰胺或其盐、蛋氨酸或其盐、天冬氨酸或其盐、天冬酰胺或其盐、脯氨酸或其盐、羟脯氨酸或其盐、半胱氨酸或其盐的至少一者，优选为天冬氨酸或其盐、半胱氨酸或其盐和天冬酰胺或其盐的至少一者，更优选为天冬氨酸或其盐，任选地，所述磷酸供体选自多聚磷酸或其盐。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的方法，其特征在于所述氧化含氮芳香杂环基团选自嘧啶酮基团或者嘌呤酮基团，任选地，所述具有氧化含氮芳香杂环基团的核糖核苷酸包含一个或多个磷酸基团、核糖基团以及嘌呤酮基团或者嘧啶酮基团；任选地，所述底物还包含核糖核苷酸的琥珀酸衍生物，核糖核苷酸的琥珀酸衍生物包含一个或多个磷酸基团、核糖基团、嘌呤基团以及与嘌呤基团直接连接的琥珀酸基团，优选为腺苷酸琥珀酸；任选地，所述嘧啶酮基团选自胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶中的至少一者；任选地，所述嘌呤酮基团选自黄嘌呤、次黄嘌呤、腺嘌呤、鸟嘌呤中的至少一者；以及优选地，所述一种或多种具有氧化含氮芳香杂环基团的核糖核苷酸或其盐选自呈味核
苷酸或其盐、二磷酸腺苷或其盐、单磷酸腺苷或其盐、腺苷酸琥珀酸或其盐、三磷酸鸟苷或其盐、单磷酸肌苷酸或其盐、二磷酸鸟苷或其盐、单磷酸鸟苷或其盐中的至少一者。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的方法，其特征在于所述酶促反应包括使用腺苷酸激酶、多聚磷酸激酶类1和多聚磷酸激酶类2的至少一者以包含二磷酸腺苷或其盐和多聚磷酸或其盐的底物合成三磷酸腺苷或其盐。7.根据权利要求1
‑
6中任意一项所述的方法，其特征在于所述酶促反应包括多个步骤或者单一步骤。8.根据权利要求1
‑
7中任意一项所述的方法，其特征在于所述酶促反应包括下列中的至少一者：(1)使用多聚磷酸激酶以包含单磷酸鸟苷或其盐和多聚磷酸或其盐的底物进行酶促反应；(2)使用腺苷酸琥珀酸合酶以包含三磷酸鸟苷或其盐、单磷酸肌苷酸或其盐和天冬氨酸或其盐的底物进行酶促反应；(3)使用腺苷酸琥珀酸裂解酶以包含腺苷酸琥珀酸或其盐的底物进行酶促反应；以及(4)使用多聚磷酸
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AMP磷酸转移酶、多聚磷酸激酶类1和多聚磷酸激酶类2的至少一者以包含单磷酸腺苷或其盐和多聚磷酸的底物进行酶促反应。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述酶促反应还包括下列中的至少一者：(5)使用延胡索酸酶以包含延胡索酸的底物进行酶促反应；(6)在酶促反应(4)后使用5
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核苷酸酶以包含单磷酸腺苷的底物进行酶促反应。10.根据权利要求9所述的方法，特征在于所述酶促反应包括依序进行酶促反应(1)、酶促反应(2)、酶促反应(3)和酶促反应(4)，任选地在酶促反应(3)之前进行酶促反应(5)以及任选地在在酶促反应(4)之后进行酶促反应(5)，或者所述酶促反应包括同时进行酶促反应(1)、酶促反应(2)、酶促反应(3)、酶促反应(4)、任选的酶促反应(5)和任选的酶促反应(6)。11.根据权利要求8所述的方法，特征在于所述方法包括依序进行下列步骤：1)加入多聚磷酸激酶类2并加入单磷酸鸟苷或其盐和多聚磷酸或其盐为底物进行酶促反应将底物转化合成为二磷酸鸟苷或其盐和三磷酸鸟苷或其盐；2)加入腺苷酸琥珀酸合酶，并加入单磷酸肌苷酸或其盐和天冬氨酸或其盐将三磷酸鸟苷或其盐转化为腺苷酸琥珀酸或其盐、二磷酸鸟苷或其盐和磷酸或其盐；3)加入腺苷酸琥珀酸裂解酶将腺苷酸琥珀酸或其盐为底物转化为延胡索酸或其盐和单磷酸腺苷或其盐；4)加入多聚磷酸
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AMP磷酸转移酶和多聚磷酸或其盐进行酶促反应以将单磷酸腺苷或其盐转化为二磷酸腺苷或其盐和聚磷酸或其盐；5)加入腺苷酸激酶，多聚磷酸激酶类1和多聚磷酸激酶类2的至少一者将二磷酸腺苷或其盐转化合成为三磷酸腺苷或其盐、二磷酸腺苷或其盐和单磷酸腺苷或其盐。12.根据权利要求11所述的方法，特征在于所述方法还包括进行下列步骤：6)在步骤3)后加入多聚磷酸激酶类2并且与包含多聚磷酸的底物进行酶促...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘永强，卢锦春，王骏，
申请(专利权)人：百瑞全球有限公司，
类型：发明
国别省市：