构建维生素B12体外多酶合成体系
维生素B12是一种动植物的必须维生素,广泛应用在药品,饲料,食品和化妆品添加等领域,需求逐年上升。自然界中只有少数微生物或古细菌等可以从头合成维生素B12,高等动植物必须依赖外界获取来补充。目前,可通过动物肝脏提取法、化学合成法和微生物发酵法来获得维生素B12,其中,微生物发酵是工业生产维生素B12主要手段。然而,微生物发酵生产维生素B12有菌种改造困难,合成周期长,产物生产和菌株生长难实现平衡等不足和缺点。
近日,中国科学院天津工业生物技术研究所张大伟团队在《Nature Communications》发表文章“A synthetic cell-free 36-enzyme reaction system for vitamin B12 production”,该文章基于体外多酶催化体系,成功构建了以5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)或氢咕啉酸(HBA)为底物的维生素B12体外多酶合成体系。
图1. Nat Commun报道36个酶合成维生素B12
具体实验研究路线
图2. 维生素B12和合成途径及模块划分
作者将微生物B12合成途径中24步催化反应进行模块划分,逐步实现体外无细胞催化体系的构建和优化。
维生素B12的体外合成具体实验研究方法如下:
01 用于合成AdoCbl的无细胞平台设计
02 前驱体合成模块的优化
03 在无细胞反应体系中合成HBA
04 从HBA合成AdoCby
05 设计辅助因子再生模块
小结
最终,通过组装36个酶的体外多酶催化系统,该研究实现了以5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)为底物合成维生素B12的体系构建,与其他技术路线比较,大大缩短系统催化反应时间。
关于合成维生素B12
使用的生物反应器
文献中合成维生素B12所使用的生物反应器来源于保兴赛斯的BIOTECH玻璃生物反应器系列,作为本公司针对实验室研发的一款经典小型生物发酵设备,容积范围0.5L-15L可选,可在标罐基础上加装空气流量自控、补料称重系统、在线活细胞检测、尾气分析系统等功能模块;也可扩展为多联罐进行平行对比实验,例如四联罐、八联罐、十六联罐等。是实验室菌种研究的理想工具。
BIOTECH-JG 系列玻璃生物反应器
关于保兴赛斯
保兴赛斯制药装备(上海)有限公司是国内专业的生物工程一站式解决方案的生产商,公司拥有一批专业技术人员前期在华东理工大学生物反应器重点试验室从事设计开发工作,后期在德国B. Braun (现Sartorius )、NBS(现Eppendorf)生物反应器公司的核心专业技术工作;与华东理工大学、浙江工业大学等高校保持高度密切合作。
保兴赛斯始终坚持创新,以工艺和技术为支撑点,在工艺优化技术服务、菌种发酵设备选型,生产,扩大培养,分离,纯化,冻干及其制剂方面有着非常专业设计能力和系统建设能力。公司自创立以来,一直专注于生物行业发展,为客户提供专业化、个性化、定制化的解决方案。
-----公司针对大肠杆菌、酵母菌、益生菌等微生物有着非常成熟的技术方案及发酵设备作支持。
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