槲皮素抑制黄嘌呤氧化酶活性促进环磷酸腺苷发酵合成

利用补救途径发酵生产环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)时,黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XOD)受次黄嘌呤诱导大量生成,将部分次黄嘌呤分解为尿酸,并伴随活性氧的产生,导致次黄嘌呤转化率低下和cAMP产量难以提高等问题。摇瓶发酵实验表明,添加槲皮素和木犀草素可以提高cAMP产量。在7 L发酵罐上,通过添加12 mg/L槲皮素,cAMP发酵产量达到5.33 g/L,与对照相比提高了33.92%,同时次黄嘌呤转化率得到明显提升,发酵性能显著提高。关键酶活性分析结果表明,槲皮素有效抑制XOD活性,减少了次黄嘌呤的分解,进而提高其转化率;6-磷酸葡萄糖脱氢酶、腺苷琥珀酸合成酶与腺苷酸环化酶活性均得到显著提高,更多碳流分配到磷酸戊糖途径用于产物合成。副产物尿酸含量的显著减少也表明次黄嘌呤的分解得到有效抑制。活性氧、丙二醛以及抗氧化酶活性的测定结果表明,槲皮素抑制XOD的活性,显著降低了活性氧含量,缓解氧化胁迫对细胞组分造成的损伤,增强细胞活性,使cAMP产量得到显著提升。

氟化钠促进节杆菌发酵合成环磷酸腺苷的生理机制

环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)发酵过程中存在严重的"碳溢流"现象并伴随副产物腺苷的大量积累,导致cAMP产量和糖苷转化率低下。为提高cAMP产量和转化率,向发酵液中添加糖酵解抑制剂氟化钠,并从发酵动力学、酶活性分析、能量代谢及关键代谢物水平等方面,对发酵性能得以提高的原因进行分析。结果表明,通过添加0.2 g/L氟化钠,cAMP产量在从头合成和补救合成发酵模式下分别达到3.36 g/L和4.35 g/L,与对应未添加氟化钠批次相比,分别提高了25.8%和27.9%,糖苷转化率也得到等比例提高,同时腺苷和有机酸合成量显著降低,发酵性能得到明显改善。关键酶活性测定结果表明,氟化钠一定程度上抑制了糖酵解途径,使碳流更多分配到磷酸戊糖途径,用于产物合成,而催化腺苷合成的5'-核苷酸酶活性则显著下降,减少了前体AMP的分解,促进了产物合成和糖苷转化率的提高。另外,由于氟化钠的添加,ATP/AMP、NADH/NAD~+以及胞内天冬氨酸、谷氨酸等前体物质水平均得到明显提高,能量代谢和前体物质水平的提升也为产物合成提供有利条件。