[发明专利]一种D-手性肌醇的制备方法

说明书

本发明公开了一种利用微生物全细胞和/或其裂解液催化肌肉肌醇制备D‑手性肌醇的方法，包括构建表达耐热肌肉肌醇脱氢酶和/或耐热肌醇单酮异构酶基因的工程菌，并将工程菌进行细胞膜通透性处理和/或破碎，然后利用透性工程菌或其裂解液将肌肉肌醇转化为D‑手性肌醇。本发明的方法与现有生产D‑手性肌醇的方法相比，具有生产工艺简单、生产成本低、产率高等优点。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种D-手性肌醇的制备方法，具体涉及一种利用微生物全细胞和/或其裂解液催化肌肉肌醇将其转化为D-手性肌醇的方法。

背景技术

D-手性肌醇(D-chiro-inositol，简称DCI)是肌肉肌醇(myo-inositol，MI)的一种差向异构体(图1)，在自然界中主要存在于豆科植物中。研究表明，D-手性肌醇在胰岛素信号传递过程中发挥着重要作用，是一种调节机体血糖的功能因子，其可改善机体对胰岛素的敏感性和葡萄糖代谢，因此可用于治疗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进排卵，目前在美国市场已有多个品牌的D-手性肌醇保健品用于治疗多囊卵巢综合征。此外，D-手性肌醇还具有抗氧化活性和抗炎活性，并可抑制肝纤维化的发展。

D-手性肌醇可从荞麦等植物中提取，然而D-手性肌醇在这些植物中的含量不高，导致资源的利用率较差，分离提取的成本较高。D-手性肌醇也可以通过有机合成法制备，但由于步骤繁琐，副产物难以分离，同时会有毒性物质的残留，影响产品的品质；另外需要用到大量的有机溶剂，环境友好性差。此外D-手性肌醇可通过水解D-松醇或春日霉素生产，然而原料D-松醇或春日霉素的价格昂贵，因而经济性差。

近年来，随着生物工程技术的发展，生物转化合成D-手性肌醇成为新的发展趋势。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杆菌通过发酵法从肌肉肌醇转化为D-手性肌醇，但产率仅为6％。

因此，亟待开发一种生产工艺简单、产率高、低成本地制备D-手性肌醇的新方法。

发明内容

针对现有的制备D-手性肌醇的方法所存在的问题，本发明提供一种利用表达肌肉肌醇脱氢酶(myo-inositol 2-dehydrogenase，EC 1.1.1.18，简称IDH)和肌醇单酮异构酶(inosose isomerase，EC 5.3.99.11，简称KII)的全细胞和/或其裂解液催化肌肉肌醇生产D-手性肌醇的方法。该方法具有生产工艺简单、生产成本低、产率高等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明涉及一种制备D-手性肌醇的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)构建共表达耐热肌肉肌醇脱氢酶和耐热肌醇单酮异构酶的工程菌、和/或分别表达耐热肌肉肌醇脱氢酶和耐热肌醇单酮异构酶的工程菌；

(2)将步骤(1)构建的工程菌进行发酵获得全细胞；

(3)将步骤(2)获得的全细胞进行细胞膜通透性处理和/或破碎，获得透性全细胞和/或裂解液；