[发明专利]生产L-蛋氨酸前体的微生物以及由L-蛋氨酸前体制备L-蛋氨酸和有机酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备L-蛋氨酸和有机酸的方法。更特别是，本发明涉及一种由L-蛋氨酸前体通过酶转化反应制备具有高产量的L-蛋氨酸和有机酸的方法，所述酶转化反应来自通过根据本发明而制备的L-蛋氨酸前体生产菌株的发酵而生产的L-蛋氨酸前体。本发明生产L-蛋氨酸的方法比传统方法更环保并能对L-蛋氨酸进行选择性生产，目的是使用工业上不同领域中的L-蛋氨酸作为食品、食物添加剂和医学供应品的原料以及药物等。 

背景技术

蛋氨酸是人体内的一种必需氨基酸，其可以广泛用作食品和食物添加剂并进一步用作医疗液体和医疗供应品的人造原料。蛋氨酸作为类似化合物如胆碱(卵磷脂)和肌酸的前体，并且同时用作半胱氨酸和牛黄酸的人造原料。蛋氨酸还可以提供硫。S-腺苷蛋氨酸衍生自L-蛋氨酸并且在人体内扮演了一个固定供应甲基的角色，并且还参与合成大脑内的神经传递素。蛋氨酸和/或S-腺苷-L-蛋氨酸(SAM)可抑制脂肪堆积在肺里和动脉里并且可降压、消炎、减轻肝脏疾病和缓解肌肉痛疼等。 

蛋氨酸和/或S-腺苷-L-蛋氨酸在体内的功能目前已知如下。 

1）它能抑制脂肪在肺部和动脉的堆积促进类脂物的代谢并能提高大脑、心脏和肾脏内的血液循环(J Hepatol.Jeon BR等,2001Mar;34(3): 395-401)。 

2)它能促进消化，解毒和有毒物质的排出以及重金属如Pb的排出。 

3）它以800-1,600mg/天的剂量可用作抗抑郁剂(Am J Clin Nutr.Mischoulon D.等,2002Nov;76(5):1158S-61S)。 

4)它增强了肺部功能(FASEB J.Mato JM.,2002Jan;16(1):15-26)，并对由乙醇导致的肺部疾病特别有效(Cochrane Database Syst Rev.,Rambaldi A.,2001;(4):CD002235)。 

5)它对骨关节疾病具有消炎作用并能促进关节的恢复(ACP J Club.Sander O.,2003Jan-Feb;138(1):21,J Fam Pract,Soeken KL等,2002May;51(5):425-30)。 

6)它是头发的基本营养物。它可以给头发提供营养而防止脱发(Audiol Neurootol.,Lockwood DS等,2000Sep-Oct;5(5):263-266)。 

蛋氨酸可以在化学上或生物上合成以用作饲料、食品和药品。 

在化学合成中，蛋氨酸主要由5-(β-甲基巯基乙基)-乙内腺脲的水解制备。该化学合成的蛋氨酸具有的缺点是仅能制成L-型和D-型的混合物。 

在生物合成中，蛋氨酸通过参与蛋氨酸合成的蛋白质进行制备。L-蛋氨酸由高丝氨酸通过酶表达作用以生物学方法合成，例如通过基因metA,metB,metC,metE和metH。特别地，metA是编码高丝氨酸O-琥珀酰转移酶的基因并且可将高丝氨酸转化成O-琥珀酰-L-蛋氨酸，上述高丝氨酸O-琥珀酰转移酶是蛋氨酸生物合成必需的初始酶。由metB基因编码的O-琥珀酰高丝氨酸裂解酶或胱硫醚伽马合酶将O-琥珀酰-L-高丝氨酸转化成胱硫醚。由metC基因编码的胱硫醚β裂解酶将胱硫醚转化成L-高半胱氨酸。由metE编码的钴胺素非依赖性（cobalamine-independent）蛋氨酸合酶以及由metH编码的钴胺素依赖性（cobalamine-dependent）蛋氨酸合酶，二者都可将L-高半胱氨酸转化成L-蛋氨酸。同时，由metF编码的5,10-亚甲基四氢叶酸还原酶和由glyA编码的丝氨酸羟甲基转移 酶同时作用以合成N(5)-亚甲基四氢叶酸从而提供合成L-蛋氨酸所必需的甲基。L-蛋氨酸通过上面的酶由一系列有机反应合成。上述基因修饰蛋白或其它影响上述蛋白的蛋白可能导致L-蛋氨酸在合成上的变动。例如,日本专利提前公开公布号2000/139471描述了一种通过Escherichia sp制备L-蛋氨酸的方法。其中基因组中的thrBC和metJ基因被删除,metBL为过表达，并且metK由渗漏突变体替换。此外，美国专利公开号US2003/0092026Al描述了一种采用metD(L-蛋氨酸合成抑制剂)敲除（knock-out）微生物方法，其属于棒状杆菌属（Corynebacterium sp.）美国专利公开号US2002/0049305描述了一种通过增加5,10-亚甲基四氢叶酸还原酶(metF)的表达增加L-蛋氨酸产量的方法。