全细胞催化胞苷磷酸化合成三磷酸胞苷的研究

摘要

5’-胞苷三磷酸(CTP)是核酸合成的直接前体，在糖代谢中起着至关重要的作用，是生物体能直接吸收的高能量营养物质。因为其具有多种重要的生理功能，对急性脑血管病、脑梗死、脑出血、突发性耳聋、带状疱疹等都有很好的治疗效果，是一种极具开发潜能的药物，市场前景广阔。
　　 目前国内外多用胞苷酸为底物合成三磷酸胞苷，底物成本较高，生产过程中有污染。本文以胞苷酸的前体为底物，利用啤酒酵母酶系催化胞苷磷酸化合成三磷酸胞苷，在小试中获得了比较好的产率。
　　 本文对酿酒酵母全细胞催化胞苷磷酸化合成三磷酸胞苷的研究进行了探讨，主要从以下三个方面进行了研究：
　　 1、膜透性与CTP积累的研究。通过研究不同促渗透剂：新型促渗透剂15、甲苯、气流干燥及吐温100，与细胞合成CTP的关系，探讨各种促渗透剂破壁效果以及对细胞酶系合成CTP活力的影响。
　　 2、金属离子对CTP积累的影响。通过研究几种主要的金属离子(如Mg2+)对酿酒酵母合成CTP过程的影响，初步探讨了酿酒酵母合成CTP的反应机理。
　　 3、对酿酒酵母磷酸化合成三磷酸胞苷的机理有初步认识的基础上，对以下10个因素进行析因实验设计：A胞苷，B葡萄糖，C酵母，D氯化镁，E磷酸二氢钾，F甲苯，G甘油，H乙醛，I pH，J温度。影响最大的因素分别为：甲苯和磷酸二氢钾。再通过响应面设计优化实验，CTP实际转化率达到90.1％，浓度33.25 g/L。
　　 本研究采用全细胞催化合成胞苷三磷酸，克服了发酵法代谢产物复杂、底物转化率低等缺陷，简化了后续的分离工艺；与酶法相比，酶的稳定性更好，耐有机溶剂的适应性更强，更易实现能量和辅酶的原位再生。