文献综述
文 献 综 述一、现状简介烟酰胺单核苷酸(NMN)用于治疗老化退行性疾病及延缓衰老已成为当下最为热门的研究领域之一,目前,生物催化法合成NMN存在酶催化剂缺乏,反应底物高昂等问题,故通过对烟酰胺核糖激酶结构的分析,模拟酶与反应底物的对接,探究酶学性质有利于指导酶的高效催化[2]。
烟酰胺单核苷酸,是哺乳动物体内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸合成途径的重要中间体,烟酰胺核糖激酶是一种可调控烟酰胺单核苷酸生物合成的限速酶,它参与由烟酰胺核糖合成NMN的酶促反应,在NAD [1]的生物合成过程中,NMN作为重要的底物,在人体中可作为细胞能量的来源,近年研究证明,NMN具有显著的抗衰老功能,因而以NMN为活性成分的功能性保健食品有着很大的开发潜力和市场前景。
NMN可改善因NAD 缺乏所引起的心脑血管疾病、老年痴呆、II型糖尿病以及因年龄和饮食引发的肥胖,在许多临床研究当中,服用NMN可改善体内不同代谢器官的线粒体功能,并具有延缓衰老的作用,越来越多的证据表明,NMN具有广泛的保健应用和药物治疗价值,目前NMN在欧、美、日等发达国家已批准作为保健食品原料,并以NMN为主要成份开发出多种保健品[4][5]。
二、研究进展目前制备NMN的方法主要有化学合成法和体外酶转化法,其中,化学合成法步骤繁琐,每一步的合成均涉及到产物的收率损失,并可能产生许多顺式异构体及大量的有毒副产物,造成环境污染。
体外酶转化法具有污染小、反应简便、产品活性高等特点,是制备NMN的较好方法,但其产物合成效率受转化酶的酶活影响,现有的烟酰胺核糖激酶酶活普遍较低,导致NMN酶转化存在耗时长和收率低等问题,难以实现较大规模生产。
提高微生物合成烟酰胺核糖激酶的酶活有助于提高NMN酶转化合成的效率及成本的控制,传统的NMN的生产是采用化学合成,以烟酰胺核糖为原料,用三氯氧磷进行磷酸化得到,然而化学合成磷酸化特异性不高,导致产品中杂质过多,分离纯化极其困难,总体收率很低,同时有机溶剂使用量大,环境污染严重,因而,目前NMN主要采用生物酶法来制备。
目前的研究表明,NMN的生物制法有着较为可观的进展:微生物发酵制备法:有研究者通过构建基因工程菌发酵合成 NMN,他们将烟酰胺磷酸核糖转移酶和5-磷酸核糖焦磷酸合成酶在大肠杆菌中重组表达,以尼克酰胺和乳糖为底物进行发酵生产[15][17]。
酶法合成:早在1994年,Jeck等利用二磷酸吡啶核苷酸为原料,在焦磷酸化酶的催化水解下生成烟酰胺单核苷酸。
2016年,深圳邦泰公司利用烟酰胺、ATP和核糖为底物,在烟酰胺磷酸核糖转移酶、核糖磷酸焦磷酸激酶以及核糖激酶的催化下生成烟酰胺单核苷酸。
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