银河娱乐网站网址大全注册网站 NMN的酶法合成：更绿色、更高效

       NMN，中文名烟酰胺单核苷酸（图一），是烟酰胺磷酸核糖转移酶的反应产物。近年来，由于NMN被发现在心脑血管疾病、神经退行性病、糖尿病等方面有所作用，引起了巨大关注，其原料药的需求也在不断加大。

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       图一 NMN结构式

       NMN的制备主要有化学合成法和酶催化合成法。相比于化学合成法，酶催化合成法因无有机溶剂残留、以及无需考虑手性问题，被认为是环保无公害的合成方法。

       早在1957年，Jack等人以磷酸核糖焦磷酸（PRPP）、烟酰胺为原料在红细胞提取物中酶催化下合成β-NMN，从而阐释了β-NMN在机体内的生成路径。合成路线如图二：烟酰胺和磷酸核糖焦磷酸（PRPP）在烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT或NAMPRT）催化作用下生成NMN和焦磷酸（PPi）。此外，烟酰胺核苷（NR）在烟酰胺核苷激酶（NRK）催化下磷酸化生成NMN。

       图二 Jack酶催化合成路线

       我国研究人员在NMN的酶催化合成上做了较多的研究工作。傅荣昭等人利用次黄嘌呤磷酸核糖转移酶、黄嘌呤氧化酶和NAMPT三个酶组合，以焦磷酸、烟酰胺、肌苷酸为底物合成了NMN。该反应转化率可达80%-100%，但反应中产产生的副产物黄嘌呤会对NAMPT酶产生抑制作用，需要黄嘌呤氧化酶将该副产物降解，反应体系比较复杂。

       随后，傅荣昭等人又利用AMP和核苷酶、PRS和NAMPT三个酶，以磷酸、烟酰胺、肌苷酸为底物合成了NMN。该反应具有较高转化率，但使用的AMP核苷酶研究相对较少，使用该工艺难以找到适合于生产的酶。

       此外，傅荣昭等人利用核糖激酶、核糖磷酸焦磷酸激酶、NAMPT多酶联用，以烟酰胺、三磷酸腺苷和核糖为原料合成NMN。该反应投料方式可以为一步投料方式，也可以是分布投料（首先核糖与三磷酸腺苷反应得到PRPP，然后加入烟酰胺得到NMN），一步投料具有反应时间短、操作简单的优势，而分布投料具有反应彻底的优势。该反应转化率也可达80%-100%，且所用到的核糖激酶、核糖磷酸焦磷酸激酶研究均较为深入，反应过程明确。

       图三 傅荣昭酶催化合成路线

       2018年（图三），傅荣昭等人申请了国际专利（WO，2018023206[P].2018-02-08），该专利使用基因定点突变的方法人工构建了多种具有高催化活性的NAMPT突变体，然有以这些高活性突变体催化烟酰胺和PRPP合成NMN。该工艺具有酶催化活性高、工业应用价值高的特点。

       图四 竺伟酶催化合成路线

       2018年，竺伟等人以D-5-磷酸核糖和烟酰胺为原料，在ATP存在下，使用固化含有磷酸核糖焦磷酸合成酶和NAMPT的基因工程菌全细胞催化，一步实现了NMN高效合成，NMN浓度可达13.3g/L，转化率高达99.5%。该工艺具有成本低、生产工艺简单、细胞可循环使用等诸多优点，在成本节约上具有一定优势。

       可以看出，研究人员对NMN更优工艺的开发一直在进行，酶催化合成作为绿色、高效合成方法，在NMN的制备上具有举足轻重的作用。可以确信，随着生物技术的不断提升和NMN酶催化工艺的研究不断深入，后续还会不断涌现出更优秀的NMN酶催化工艺。

       参考文献：

       1. Progress in Synthsis of β-Nicotinamide Mononucleotide,2020;

       2. Advance in Synthesis of β-Nicotinamide Mononucleotide,2020.

       3. 专利：WO, 2018023206[P]. 2018-02-08.

       4. 专利：CN108949865[P]. 2018-12-07.

       5. 专利：CN107889505A[P]，2018-04-06.

       6. 专利：CN108026535A[P]，2018-05-11.

       7. 专利：CN108026130A[P]，2018-05-11.       

       作者简介：云天，药物化学博士，主要从事小分子药物研究，尤其擅长小分子药物的合成工艺及后期药物开发研究，已完成多个抗癌药物分子的合成和活性评估。