[發明專利]一種D-手性肌醇的制備方法

有效

• 申請號: 201711009920.X
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN109706189B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 張以恒;李元;劉珊
• 申請（專利權）人: 中國科學院天津工業生物技術研究所
• 主分類號: C12P7/02
• 分類號: C12P7/02;C12N15/63;C12N15/53;C12N15/61;C12N1/21;C12N1/19
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

本發明公開了一種利用微生物全細胞和/或其裂解液催化肌肉肌醇制備D?手性肌醇的方法，包括構建表達耐熱肌肉肌醇脫氫酶和/或耐熱肌醇單酮異構酶基因的工程菌，并將工程菌進行細胞膜通透性處理和/或破碎，然后利用透性工程菌或其裂解液將肌肉肌醇轉化為D?手性肌醇。本發明的方法與現有生產D?手性肌醇的方法相比，具有生產工藝簡單、生產成本低、產率高等優點。

技術領域

本發明涉及生物工程技術領域，尤其涉及一種D-手性肌醇的制備方法，具體涉及一種利用微生物全細胞和/或其裂解液催化肌肉肌醇將其轉化為D-手性肌醇的方法。

背景技術

D-手性肌醇(D-chiro-inositol，簡稱DCI)是肌肉肌醇(myo-inositol，MI)的一種差向異構體(圖1)，在自然界中主要存在于豆科植物中。研究表明，D-手性肌醇在胰島素信號傳遞過程中發揮著重要作用，是一種調節機體血糖的功能因子，其可改善機體對胰島素的敏感性和葡萄糖代謝，因此可用于治療II型糖尿病。另外，由于D-手性肌醇可降低血液中的雄性激素并促進排卵，目前在美國市場已有多個品牌的D-手性肌醇保健品用于治療多囊卵巢綜合征。此外，D-手性肌醇還具有抗氧化活性和抗炎活性，并可抑制肝纖維化的發展。

D-手性肌醇可從蕎麥等植物中提取，然而D-手性肌醇在這些植物中的含量不高，導致資源的利用率較差，分離提取的成本較高。D-手性肌醇也可以通過有機合成法制備，但由于步驟繁瑣，副產物難以分離，同時會有毒性物質的殘留，影響產品的品質；另外需要用到大量的有機溶劑，環境友好性差。此外D-手性肌醇可通過水解D-松醇或春日霉素生產，然而原料D-松醇或春日霉素的價格昂貴，因而經濟性差。

近年來，隨著生物工程技術的發展，生物轉化合成D-手性肌醇成為新的發展趨勢。Yoshida等(Yoshida K,et al,Genetic modification of Bacillus subtilis forproduction of D-chiro-inositol,an investigational drug candidate fortreatment of type 2diabetes and polycystic ovary syndrome.Appl EnvironMicrobiol 72:1310-1315,2006.)利用基因改造的枯草芽孢桿菌通過發酵法從肌肉肌醇轉化為D-手性肌醇，但產率僅為6％。

因此，亟待開發一種生產工藝簡單、產率高、低成本地制備D-手性肌醇的新方法。

發明內容

針對現有的制備D-手性肌醇的方法所存在的問題，本發明提供一種利用表達肌肉肌醇脫氫酶(myo-inositol 2-dehydrogenase，EC 1.1.1.18，簡稱IDH)和肌醇單酮異構酶(inosose isomerase，EC 5.3.99.11，簡稱KII)的全細胞和/或其裂解液催化肌肉肌醇生產D-手性肌醇的方法。該方法具有生產工藝簡單、生產成本低、產率高等優點。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

根據本發明的一個方面，本發明涉及一種制備D-手性肌醇的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

(1)構建共表達耐熱肌肉肌醇脫氫酶和耐熱肌醇單酮異構酶的工程菌、和/或分別表達耐熱肌肉肌醇脫氫酶和耐熱肌醇單酮異構酶的工程菌；

(2)將步驟(1)構建的工程菌進行發酵獲得全細胞；

(3)將步驟(2)獲得的全細胞進行細胞膜通透性處理和/或破碎，獲得透性全細胞和/或裂解液；