[发明专利]从工程微生物中生物合成圣草酚

说明书

本发明涉及经由生物转化生产圣草酚。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月9日提交的标题为从工程微生物中生物合成圣草酚(BIOSYNTHESIS OF ERIODICTYOL FROM ENGINEERED MICROBES)的美国临时专利申请号：62/542,843的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的领域涉及从前体分子，特别是从柚皮素中生产圣草酚的有用方法和过程。更特别地，本发明经由体内酶促转化从柚皮素中生产圣草酚。

背景技术

本发明集中于柚皮素向圣草酚的转化。本公开涉及经由微生物发酵合成圣草酚。

类黄酮是植物界中存在的数量最多且结构多样的天然产物之一。众所周知，它们对人体健康具有各种各样有益的医学和化学预防作用。类黄酮已被证明作为抗氧化剂、抗细菌剂、消炎剂，并具有抗癌性质。然而，由于这些化合物的低水溶性和整体不稳定性，这些化合物的药物应用受到限制。化学上，黄酮是2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮，其中在环的各个位置上可能存在或甚至缺失羟基。黄酮的一个实例是芹黄素，其化学名是2-(对羟基苯基)-4H-1-(5，7-二羟基苯并吡喃-4-酮)。因此，此定义包含传统意义上的黄烷、黄烷-3-醇(儿茶酚)、黄烷-3，4-二醇(白花色素苷)、黄酮、黄酮醇和二氢黄酮。本发明中相关的黄酮是：柚皮苷、柚皮素和圣草酚。

类黄酮是使用类苯基丙烷途径合成的次生植物代谢产物(Winkel-Shirley，2001)，并且存在于多种植物中。由于类黄酮衍生的化合物用作人类饮食中促进健康的组分，因此已备受关注。这是由于它们具有多种癌症化学预防、抗氧化和抗哮喘活性(Bravo1998；Lamartiniere 2000；File等人2001；以及Le Marchand 2002)。然而，植物中特定类黄酮的确切分布和数量在物种之间存在很大差异。

如上所述，类黄酮是具有多种生物活性的重要天然化合物。来源于柑橘类来源的类黄酮构成了潜在的医学上重要的类黄酮系列。柚皮素属于这一系列的黄酮类，并且已发现在哺乳动物系统中显示出强大的抗炎和抗氧化活性。几项调查研究表明，补充另一种柑橘来源的类黄酮、柚皮苷和柚皮苷补剂对治疗人类的肥胖症、糖尿病、高血压和代谢综合症有益。已经阐明了这些有益活性的几种分子机理。然而，它们对肥胖症和代谢疾病的作用机理尚待完全确定。

柚皮苷

柚皮苷是黄烷酮-7-O-糖苷，可经酶促修饰成为柚皮素。柚皮素天然存在于柑橘类水果中，尤其是葡萄柚中，柚皮苷是造成水果苦味的原因。在商业葡萄柚汁生产中，柚皮苷酶可用于去除柚皮苷产生的苦味。

柚皮苷抑制一些药物代谢的细胞色素P450酶(包含CYP3A4和CYP1A2)，这可能导致全身性药物-药物的相互作用。摄入柚皮苷和相关类黄酮也会影响某些药物的肠道吸收，导致循环中药物水平的升高或降低。为了避免干扰药物的吸收和代谢，在服用可能受柑橘类黄酮影响的药物的患者中，禁止将柑橘类(尤其是葡萄柚)和其它果汁与药物一起食用。

柚皮素

柚皮素是一种黄烷酮，并且可以在葡萄柚、橙子和西红柿皮中发现。这种生物类黄酮很难通过口服法吸收。但是，已显示当摄入时，它对人类细胞色素P450同工型CYP1A2具有抑制作用。这种有益性质还可扩展为苯并(a)芘代谢酶苯并(a)芘羟化酶(AHH)的有效抑制剂。同样地，在体外和动物研究中，柚皮素也已经显示为减少对DNA的氧化损伤。柚皮素也已经显示为通过细胞培养中受感染的肝细胞(肝脏细胞)减少丙型肝炎病毒的产生。这似乎是继柚皮素抑制细胞分泌极低密度脂蛋白能力的第二位。柚皮素还可保护LDLR缺陷型小鼠免受高脂饮食的肥胖症作用。柚皮素通过抑制高胆固醇饮食的大鼠的HMG-CoA还原酶和ACAT来降低血浆和肝胆固醇的浓度。