[发明专利]L-甲硫氨酸的制备方法

说明书

本发明涉及使用生物合成工艺和特定的酶促工艺制造L‑甲硫氨酸的方法。更特别地，本发明涉及在甲硫醇(CH₃SH)的存在下由L‑甲硫氨酸前体通过酶转化反应以高产率制造L‑甲硫氨酸的方法。本发明的方法使得能够选择性制造L‑甲硫氨酸，其可用在各种工业领域中，例如饲料和食品添加剂、用于医疗用品、药物的原料等。

本申请是基于申请日为2011年09月02日、申请号为201180073229.2、发明名称为“L-甲硫氨酸的制备方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用生物合成工艺和特定的酶促工艺制造L-甲硫氨酸的方法。更特别地，本发明涉及在甲硫醇(CH₃SH)的存在下由L-甲硫氨酸前体通过酶转化反应以高产率制造L-甲硫氨酸的方法。本发明的制造L-甲硫氨酸的方法是比现有技术已知的常规方法更环境友好的，且使得能够选择性制造L-甲硫氨酸，其可用在各种工业领域中，例如饲料和食品添加剂、用于医疗用品、药物的原料等。

背景技术

甲硫氨酸是人体的必须氨基酸之一，且已经广泛地用作饲料和食品添加剂并进一步用作用于医用溶液、医疗用品以及药物的合成原料。甲硫氨酸作为如胆碱(卵磷脂)和肌酸这样的化合物的前体且同时用作用于半胱氨酸和牛磺酸的合成原料。甲硫氨酸还可提供硫。

S-腺苷-L-甲硫氨酸源自甲硫氨酸，并在人体中提供甲基方面发挥一定的作用，而且还涉及在脑中各种神经递质的合成。L-甲硫氨酸(L-Met)和/或S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)抑制在肝脏和动脉中的脂肪积累，促进脂质代谢。其还改善在脑、心脏和肾脏中的血液循环，和因此用作用于减轻炎症、肌肉疼痛和肝脏疾病的抗抑制剂(anti-depressionagent)，尤其在由酒精造成的肝脏疾病中是有效的。

其还可用于促进有毒物质的消化、解毒和排泄以及重金属如铅的排泄。其具有对于骨和关节疾病的抗炎作用并促进关节恢复，且还作为头发的必须营养素，由此防止掉发。

已知甲硫氨酸根据化学和/或生物合成制备，这已经是许多工作和研究的主题，主要目标在于提出更有效、更选择性和更环境友好的制备方法。

在化学合成中，甲硫氨酸主要通过5-(β-甲基巯基乙基)乙内酰脲的水解制造。化学合成的甲硫氨酸具有仅以L-型和D-型的混合形式制造的缺点。

在生物合成中，甲硫氨酸通过使用在甲硫氨酸合成中涉及的蛋白质的方法制造。L-甲硫氨酸通过由多种基因如metA、metB、metC、metE和metH表达的酶的作用从高丝氨酸生物合成。特别地，metA是编码作为甲硫氨酸生物合成必须的第一酶的高丝氨酸-O-琥珀酰基转移酶的基因，且其将高丝氨酸转化成O-琥珀酰基-L-高丝氨酸。通过metB基因编码的O-琥珀酰基高丝氨酸裂合酶或胱硫醚-γ-合酶将O-琥珀酰基-L-高丝氨酸转化成胱硫醚。

通过metC基因编码的胱硫醚-β-裂合酶将胱硫醚转化成L-高半胱氨酸。MetE编码钴胺素非依赖性甲硫氨酸合酶且metH编码钴胺素依赖性甲硫氨酸合酶，这两者将L-高半胱氨酸转化成L-甲硫氨酸。此时，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一起工作以合成N(5)-甲基四氢叶酸，其提供L-甲硫氨酸合成必需的甲基。L-甲硫氨酸通过由上述酶的一系列有机反应合成。

通过常规生物方法制造的甲硫氨酸是L-型的，其具有优点但是产量太小。这是因为甲硫氨酸的生物合成路线具有非常紧凑的(tight)反馈调节系统。一旦甲硫氨酸合成到一定水平，最终产物甲硫氨酸抑制metA基因的转录，所述metA基因编码用于引发甲硫氨酸生物合成的第一蛋白质。metA基因本身的过表达不能增加甲硫氨酸的产量，因为metA基因在转录阶段被甲硫氨酸抑制且在翻译阶段被细胞内蛋白酶降解。

常规的甲硫氨酸生物合成方法使用胱硫醚合酶代谢路径以制造甲硫氨酸，因此由于硫化物毒性和副产物的产生，酶反应过程是效率低的。另外，甲硫氨酸合成路径中的反馈调节抑制甲硫氨酸的大量生产。