[发明专利]酿酒酵母ZJS10041及其在发酵产S-腺苷蛋氨酸中的应用

说明书

本发明公开了一种酿酒酵母ZJS10041及其在发酵产S‑腺苷蛋氨酸中的应用，将酿酒酵母ZJS10041接种至初始发酵培养基，在28‑32℃、100‑200rpm下发酵培养至OD₆₀₀＝13‑15，补加L‑蛋氨酸，继续培养24h，获得含S‑腺苷蛋氨酸的发酵液，将发酵液分离纯化，获得S‑腺苷蛋氨酸；本发明酿酒酵母ZJS10041高产酿酒酵母，摇瓶发酵产量为1.21g/L，产量提高202.5％，发酵72h后S‑腺苷蛋氨酸产量为5.73g/L。

(一)技术领域

本发明涉及一种酿酒酵母ZJS10041及其在发酵产S-腺苷蛋氨酸中的应用。

(二)背景技术

S-腺苷蛋氨酸是一种存在于生物体内的天然活性物质，是生物体内重要的甲基供体，通过转甲基作用、转硫基作用和转氨丙基作用参与生物体内激素、神经递质、核酸、蛋白质和磷脂等物质的生物合成代谢；S-腺苷蛋氨酸与谷胱甘肽的生物合成有密切关联，与体内各种解毒过程关系密切，是维护细胞膜正常功能、人体正常代谢和健康不可缺少的重要生命物质。S-腺苷蛋氨酸在临床上应用广泛，与基因调控、荷尔蒙活性、神经传导和解毒功能等诸多生理功能密切相关，对肝病、抑郁症、阿尔茨海默病等具有治疗作用。用于治疗药物的主要产品有S-腺苷蛋氨酸对甲苯磺酸硫酸盐和S-腺苷蛋氨酸1-4-丁二磺酸盐。

S-腺苷蛋氨酸分子式为C₁₅H₂₂N₆O₅S，分子量398.44，S-腺苷蛋氨酸极其不稳定，容易被亲核试剂进攻发生裂解反应，容易在中性或碱性条件下发生水解反应，对温度敏感。S-腺苷蛋氨酸对甲苯磺酸硫酸盐的结晶为白色结晶或结晶性粉末，S-腺苷蛋氨酸对甲苯磺酸硫酸盐易溶于水，微溶于甲醇、乙醇，不溶于乙醚、丁酮。

S-腺苷蛋氨酸的生产主要有两种方法：化学合成法、微生物发酵法。

化学法合成S-腺苷蛋氨酸副产物多，分离纯化困难，工业化前景小。微生物发酵法生产S-腺苷蛋氨酸的机理是利用酵母细胞体内的S-腺苷蛋氨酸合成酶催化腺苷三磷酸和蛋氨酸反应合成S-腺苷蛋氨酸，其合成途径原理见图1。

微生物发酵法生产S-腺苷蛋氨酸是以葡萄糖等为主要碳源，在发酵过程中添加前体物质L-蛋氨酸促进S-腺苷蛋氨酸生物合成，具有工艺流程简单、产量高、底物廉价易得等优势，是目前应用最为广泛、成本相对低的一种方法。

目前酿酒酵母作为微生物发酵生产S-腺苷蛋氨酸的常用菌株仍存在S-腺苷蛋氨酸产量低的问题，其原因主要是集中在细胞内S-腺苷蛋氨酸合成能力较低和S-腺苷蛋氨酸作为甲基供体消耗量较大，导致酿酒酵母中无法积累较多的S-腺苷蛋氨酸。目前提高S-腺苷蛋氨酸产量主要是通过增强细胞内S-腺苷蛋氨酸的合成能力，包括通过改造S-腺苷蛋氨酸合成酶，过表达S-腺苷合成酶，增加细胞内ATP的含量等方法。同时为了保证细胞内S-腺苷蛋氨酸在细胞内的存储量，通过分析S-腺苷蛋氨酸在细胞内的代谢途径，敲除相关基因或降低关键酶的表达来减少S-腺苷蛋氨酸的消耗。因此通过生物工程手段筛选出高产S-腺苷蛋氨酸的酿酒酵母能够有效解决目前工业生产S-腺苷蛋氨酸产量低的问题。

在酿酒酵母中，S-腺苷蛋氨酸合成与分解代谢途径如下：第一步是由蛋氨酸合成酶催化生产S-腺苷蛋氨酸，第二步是通过转甲基化反应形成腺苷高半胱氨酸，第三步是由腺苷高半胱氨酸水解酶催化的形成腺苷和高半胱氨酸，腺苷由腺苷激酶生成腺嘌呤核糖核苷酸。高半胱氨酸是通过蛋氨酸合成酶催化的蛋氨酸生成产生的，或者通过形成胱氨酸合成酶催化的胱氨酸。胱氨酸经过三次反应步骤后转化为谷胱甘肽。S-腺苷蛋氨酸是通过将ATP的腺苷酸部分转移到蛋氨酸的硫原子中而合成的。

虫草菌素是一种核苷，结构与腺苷相似，但缺少3’-羟基，作为一种核苷类似物，它能够竞争性地抑制酿酒酵母中腺苷激酶(ADO1)的活性。减少了腺苷向腺嘌呤核糖核苷酸的转化，造成细胞中腺苷的累积，进而减弱S-腺苷蛋氨酸转甲基化反应形成腺苷高半胱氨酸并进一步水解得到腺苷的能力，最终增加S-腺苷蛋氨酸的积累。