[发明专利]利用磁性光合细胞膜囊泡生产反式白藜芦醇的方法

说明书

本发明涉及包含经纯化的光合细胞膜囊泡及反式白藜芦醇生物合成相关酶的反式白藜芦醇(trans‑resveratrol)的生物体外(in vitro)生产用组合物、利用其的生产方法及系统。

技术领域

本发明涉及将包含磁性粒子(magnetic particle)的光合细胞膜囊泡(photosynthetic membrane vesicle)，即，磁性光合细胞膜囊泡(magneticphotosynthetic membrane vesicle)与固定化的生物合成酶一起使用来生成产物为固体的反式白藜芦醇(trans-resveratrol)的方法。

背景技术

光合细胞膜(photosynthetic membrane)为在进行光合成的生物中出现的特征性细胞内结构，具有光吸收体(light-harvesting complex)、光反应中心(reactioncenter)、电子传递链(electron transfer chain)，单独进行光合成的光反应。光合细胞膜的种类为存在于紫色无硫细菌(purple nonsulfur bacteria)的色素细胞膜(chromatophore membrane，intracytoplasmic membrane，ICM)和存在于植物、藻类、蓝细菌的类囊体膜(thylakoid membrane，TM)。光合细胞膜在细胞中吸收光能并将其转换为化学能(光反应)，具体地，进行通过结合腺苷二磷酸(adenosine diphosphate，ADP)和无机磷酸(inorganic phosphate，Pi)来形成腺苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)的反应，或者将氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯(nicotinamide adenine dinucleotidephosphate oxidized，NADP+)转换为还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯(nicotiamideadenine dinucleotide phosphate reduced，NADPH)。当破碎光合成细菌的细胞时，光合细胞膜会变成囊泡(vesicle)形态，将其称为光合细胞膜囊泡(photosynthetic membranevesicle)。光合细胞膜囊泡在细胞外的环境(in vitro)下照射光时单独进行光合成的光反应并可通过此反应起到供给作为生物体酶促反应中所使用的辅酶的腺苷三磷酸和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯的作用(韩国专利授权第1017087520000)。

白藜芦醇为大多是在葡萄种类中所发现的多酚类的化合物，其公知为具有睡眠延长效果(Bhullar and Hubbard.2015.Biochim.Biophys.Acta 1852：1209-1218)，因此被广泛利用为保健辅助剂。除了睡眠延长效果之外，还公知为具有抗氧化效果、抗血小板效果(anti-platelet)、抗炎症效果、降低血糖、抗癌效果等多种效果，还可以被利用为医药品(Kursvietiene et al.2016.Medicina52：148-155)。

虽然白藜芦醇具有这些效果，但在产业上不易生产白藜芦醇。作为最典型的方法，广泛使用如葡萄或花生等植物中直接提取白藜芦醇的方法，但植物具有的白藜芦醇的含量低，因此具有其产率不佳且纯化度也降低的缺点。作为一个代替性方案，使用通过有机合成生产白藜芦醇的方法(Fan et al.2010.Mini Rev.Org.Chem.7：272-281)。但是，有机合成方法难以去除反应的副产物，且反应结构复杂，因此难以实现大批量生产。并且，作为其他代替性方案，使用利用在执行基因操作的大肠杆菌或酵母的菌体中生产的方法。大肠杆菌或酵母原本不能合成白藜芦醇，因此通过使其生物合成中所需的基因表达来生产白藜芦醇，从此变形为多种形态的方法。在利用菌体的情况下，可生产低至100mg/L，高至2300mg/L(Lim et al.2011.Appl.Environ.Microbiol.77：3451-3460)，但存在确保维持菌株所消耗的费用高、需要去除细胞内容物的额外工序、经过基因操作的菌体不稳定的问题(Afonsoet al.2015.Biotech.Rep.5：7-13)。