背景及概述^[1]

S?腺苷?L?蛋氨酸（SAM）和谷胱甘肽（GSH）是生物體內(nèi)兩種重要的生物活性分子。SAM,又名腺苷甲硫氨酸,是甲硫氨酸的活性形式,在動(dòng)植物體內(nèi)廣泛存在,由底物L(fēng)?甲硫氨酸和三磷酸腺苷（ATP）經(jīng)S?腺苷甲硫氨酸合成酶（EC2.5.1.6）酶促合成的。SAM與人體中許多代謝過程密切相關(guān),是一種改善細(xì)胞代謝的生化藥物,可以通過轉(zhuǎn)硫基增加肝內(nèi)GSH、硫酸根及?；撬崴?防止肝炎、脂肪肝、肝纖維化、肝硬化和肝癌,也可防止酒精、藥物和細(xì)胞素對(duì)肝臟的損傷。SAM對(duì)于關(guān)節(jié)炎、纖維性肌肉、偏頭痛等疾病也具有很好的治療效果,而且副作用小。早在上世紀(jì)70年代,歐洲已將SAM作為治療關(guān)節(jié)炎的處方藥使用。1999年,美國(guó)FDA批準(zhǔn)SAM作為保健品上市,在美國(guó)己成為最暢銷的營(yíng)養(yǎng)品之一。

生理作用^[2]

在生物學(xué)上,SAM具有轉(zhuǎn)甲基、轉(zhuǎn)氨丙基和轉(zhuǎn)硫等多種生理作用。

轉(zhuǎn)氨丙基作用

SAM通過轉(zhuǎn)氨丙基參與生物胺的合成,亞精胺和精胺是真核生物中重要的多胺。SAM脫羧后生成5’-甲硫腺苷（MTA）,接著將氨丙基轉(zhuǎn)移給亞精胺或腐胺生成相應(yīng)的精胺和亞精胺在正常條件下,此代謝途徑在體內(nèi)SAM代謝中所占的份額不超5%,而在肝移植和早期肝癌患者中,發(fā)現(xiàn)此代謝途徑會(huì)被誘導(dǎo)強(qiáng)化。

轉(zhuǎn)硫作用

SAM是同型半胱氨酸和谷胱甘肽(GSH)等含硫化合物的活性前體。SAM通過轉(zhuǎn)硫作用生成同型半胱氨酸,隨后分解代謝生成半胱酸,再生成谷胱甘肽(GSH)。GSS是生物體內(nèi)重要的抗氧及解毒物質(zhì)。在慢性肝病患者中,GSH水平會(huì)下降,其部分原因是SAM減少所至。

轉(zhuǎn)甲基作用

SAM是體內(nèi)的重要的甲基供體,目前已發(fā)現(xiàn),至少有35種不同的甲基轉(zhuǎn)移酶反應(yīng)需要SAM作為甲基供體。許多含氮物質(zhì)的生物合成都要從SAM獲取甲基,如肌酸、膽堿、腎上腺素、肉堿、肌堿等。SAM還參與核酸與蛋白質(zhì)的甲基化修飾,如RNA鏈上核糖的羥基和堿基氨基在甲基化時(shí)都需要SAM的參與。近年來對(duì)DNA的甲基化修飾的意義也越來越受到關(guān)注。蛋白質(zhì)的甲基化修飾主要指蛋白質(zhì)翻譯后的加工修飾。

制備^[2]

SAM的制備方法主要有化學(xué)合成法、發(fā)酵法和酶促轉(zhuǎn)化法3種。

1、化學(xué)合成法

化學(xué)合成法主要采用S-腺苷同型半胱氨酸(S-adenosylhomocysteine)和甲基供體反應(yīng)合成。1987年,JoseR.等分別使用碘甲烷（CH3I）和三甲基碘锍鹽（TMSI）作為甲基供體與S-腺苷同型半胱氨酸進(jìn)行反應(yīng)。以碘甲烷為甲基化試劑時(shí),用85%的甲酸為溶劑,置于暗處3-5天,反應(yīng)完成后,產(chǎn)物用樹脂分離后得到的有效的(S,S)-腺苷蛋氨酸含量在40%左右。當(dāng)用TMSI反應(yīng)時(shí),隨著反應(yīng)體系中二甲基硫化物濃度的增加,TMSI的反映活性下降,使得最后的產(chǎn)物中副產(chǎn)物的含量占較大部分,有效的(S,S)-腺苷蛋氨酸的含量在40%-50%間。

以上二種方法,因?yàn)樗眉谆噭┎粚?duì)稱選擇的非特定性,不能有效的提高(S,S)-腺苷蛋氨酸的含量,使得二者都不能用于大規(guī)模的生產(chǎn)。

2、發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法生產(chǎn)制備腺苷蛋氨酸過程中使用的微生物有酵母、霉菌、細(xì)菌等。用酵母發(fā)酵生產(chǎn)腺苷蛋氨酸,首先用商用面包酵母或釀造酵母的干酵母進(jìn)行與L-蛋氨酸的酶促反應(yīng),從而在酵母細(xì)胞內(nèi)積累腺苷蛋氨酸。在25-30℃下培養(yǎng)48h后,對(duì)S-腺苷蛋氨酸進(jìn)行提取純化。1959年又報(bào)道了改進(jìn)的腺苷蛋氨酸分離方法。他們還是利用活酵母和活性干酵母作為生產(chǎn)菌種,只是對(duì)發(fā)酵完的S-腺苷蛋氨酸的提純做了一些改進(jìn)。以Aspergillustamarii為菌種,用培養(yǎng)基在28℃下培養(yǎng)三天,然后將生成的S-腺苷蛋氨酸分離純化。產(chǎn)率為20.5μmol/g干酵母。日本里昂公司研究了利用細(xì)菌來生產(chǎn)腺苷蛋氨酸。他們對(duì)細(xì)菌開展了多方探索,結(jié)果發(fā)現(xiàn)以類產(chǎn)堿桿菌(Alcaligenes)、變形桿菌(Proteus)、粘質(zhì)賽氏桿菌(Serratia)、土壤桿菌(Agrobacteri)、節(jié)桿菌、纖維桿菌(Cellulomonas)、哈夫尼菌(Hafinia)、歐文氏菌(Erwinla)、檸株酸桿菌(Citrobacter)等屬微生物菌體處理為酶源,可以從ATP和蛋氨酸高效率合成腺苷蛋氨酸。這些細(xì)菌的培養(yǎng)基可以是含有碳源、氮源、無機(jī)鹽以及必要的有機(jī)微量營(yíng)養(yǎng)源的普通培養(yǎng)基。生成的腺苷蛋氨酸可用常法從反應(yīng)液中分離。例如將腺苷蛋氨酸含有液與強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂接觸,吸附腺苷蛋氨酸后用硫酸溶出,在溶出液中添加磷鎢酸使腺苷蛋氨酸沉淀的方法,在含有腺苷蛋氨酸的溶液中添加苦酮酸的飽和溶液或飽和新水性有機(jī)溶劑溶液,使腺苷蛋氨酸作為苦酮酸鹽沉淀的方法。

3、酶促轉(zhuǎn)化法

酶促轉(zhuǎn)化法是近年來生產(chǎn)SAM的熱點(diǎn)之一,它與化學(xué)合成法、發(fā)酵法相比,具有終產(chǎn)物積累量高、分離提純?nèi)菀?、反?yīng)周期短以及無污染等優(yōu)點(diǎn),是較為有效的工業(yè)化生產(chǎn)方法。酶促轉(zhuǎn)化法主要利用SAM合成酶催化底物L(fēng)-蛋氨酸和ATP生成(-)型SAM,且SAM合成酶有三磷酸酶活性,使三磷酸分解為焦磷酸和磷酸,酶促反應(yīng)如下:

SAM合成酶廣泛存在于動(dòng)、植物和微生物體內(nèi)。Cantoni首次用從大鼠肝臟中提取出來的SAM合成酶,催化底物L(fēng)-蛋氨酸和ATP合成出SAM。隨后又有人從大腸桿菌和酵母中分離SAM合成酶并用于SAM制備。近年來,在美州黑楊,水稻等多種植物上已成功克隆出SAM合成酶基因,也有學(xué)者對(duì)茶樹葉片進(jìn)行研究并獲得了SAM合成酶的基因全序列。盡管SAM合成酶在多種生物體內(nèi)已被發(fā)現(xiàn),但其含量少,酶活不高,而且分離純化困難。例如400g酵母干細(xì)胞只能分離純化得到8U腺苷蛋氨酸合成酶。而基因工程技術(shù)的發(fā)展使獲得大量高活力的SAM合成酶成為可能。隨著人們對(duì)SAM合成酶的深入研究,大腸桿菌,酵母等微生物細(xì)胞內(nèi)的SAM合成酶及其基因的核苷酸序列已陸續(xù)有所報(bào)道。

參考文獻(xiàn)

[1]CN201210285900.6一種S-腺苷-L-蛋氨酸和谷胱甘肽聯(lián)產(chǎn)發(fā)酵方法

[2] 張靖達(dá). S-腺苷-L-蛋氨酸的不對(duì)稱合成研究[D].華中科技大學(xué),2007.