[发明专利]一种制备烟酰胺单核苷酸的方法

说明书

本发明提供了一种制备烟酰胺单核苷酸的方法，其以次黄苷酸和/或鸟苷酸、ATP和烟酰胺为原料，用核苷酶、核糖磷酸焦磷酸激酶和烟酰胺磷酸核糖转移酶进行联合催化反应，一锅法合成得到烟酰胺单核苷酸。本发明的方法开辟了一条酶法合成烟酰胺单核苷酸的新途径，显著降低了生产成本。

技术领域

本发明属于生物催化技术领域，涉及一种制备烟酰胺单核苷酸的方法，具体地说，涉及一种新的酶促合成烟酰胺单核苷酸的方法。

背景技术

烟酰胺单核苷酸(β-Nicotinamide mononucleotide，简称β-NMN或者NMN)是人体中的一种内源性物质，是烟酰胺磷酸核糖转移酶反应的产物，参与细胞内烟酰胺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)的合成，是其重要并且最直接的前提物质。在人体内，NMN通过转化为NAD⁺发挥其生理功能，如激活NAD⁺底物依赖性酶Sirt1(组蛋白脱乙酰酶，又称沉默调节蛋白)、调节细胞存活和死亡、维持氧化还原状态等。但它会随年龄增长而逐渐减少。由于NAD⁺分子量过大，很难被人体吸收，NAD⁺的补充只有通过摄取分子量较小的NMN等前体物质来实现。NMN也存在于日常饮食的多种蔬菜和水果中，但含量极其微量，摄入的量远远不足，所以需要额外补充。近年研究发现，人为补充NMN可以明显提高体内的NAD⁺水平，抑制衰老引起的认知能力下降，保护心脑血管功能，提升体能，延长寿命，还可以调节内分泌，防治糖尿病等代谢性疾病，保护视力和听力等。

目前NMN的合成方法包括化学法和酶法。化学法工艺复杂，成本高，收率低，要用到有毒试剂，污染环境，限制了其应用。酶法正逐渐成为当前NMN生产的主流方式。例如，CN106755209A公开了以烟酰胺核糖，ATP为底物，在烟酰胺核糖激酶的催化下生成烟酰胺单核苷酸；CN108949865A公开了以D-5-磷酸核糖、ATP和烟酰胺为原料，通过固定化含有磷酸核糖焦磷酸合成酶和烟酰胺磷酸核糖转移酶的全细胞催化合成烟酰胺单核苷酸。CN108026130A公开了以烟酰胺、ATP和核糖为原料，在烟酰胺磷酸核糖转移酶、核糖磷酸焦磷酸激酶以及核糖激酶的催化作用下发生反应，制得烟酰胺单核苷酸；CN108026535A公开了以烟酰胺、ATP和AMP为原料，在烟酰胺磷酸核糖转移酶、核酸磷酸焦磷酸激酶以及核苷酶的催化作用下发生反应，制得烟酰胺单核苷酸。

但上述专利文献用到的原料中，D-5-磷酸核糖性质不稳定，价格昂贵；烟酰胺核糖也不是常用工业原料，不易购买，需要另行化学合成；AMP和ATP的价格较高。这些因素的存在不利于NMN高效环保的大规模生产。

随着人们对NMN功能的深入了解，NMN的需求也呈现快速的增长，但高昂的价格也限制了其广泛应用，因此亟需开发高效、成本低廉的NMN合成工艺。

发明内容

为了克服现有技术的酶法制备NMN工艺的成本过高问题，发明人另辟蹊径，经反复实验，开发出一种全新的NMN酶法合成工艺，其原料成本更低，操作更简单，反应更彻底。具体而言，本发明包括如下技术方案。

一种制备烟酰胺单核苷酸的方法，包括如下步骤：

以次黄苷酸(IMP)和/或鸟苷酸(GMP)、ATP(三磷酸腺苷)、烟酰胺为原料，用核苷酶、核糖磷酸焦磷酸激酶和烟酰胺磷酸核糖转移酶进行联合催化反应，得到烟酰胺单核苷酸。反应式如图1所示。

上述的次黄苷酸和鸟苷酸可以是指次黄苷酸和鸟苷酸或者它们的钠盐。

上述的核苷酶例如可以是AMP核苷酶或者IMP核苷酶。由于该方法是多种酶同时在一个反应体系中催化反应，因此属于“一锅法合成烟酰胺单核苷酸”，操作更简单。

上述原料中，由于GMP(鸟苷酸)价格昂贵，出于降低生产成本考虑，优选地使用次黄苷酸(IMP)、或者次黄苷酸与GMP(鸟苷酸)的混合物。