中新網(wǎng)山東新聞3月1日電 人乳寡糖(HMOs)的核心結(jié)構(gòu)單元半乳糖和氨糖形成乳-N-二糖(LNB)合成技術(shù)取得重大突破。近日，由第一作者杜志強(qiáng)博士和通訊作者方詡撰寫(xiě)的論文《Lacto-N-biose Synthesis via a Modular Enzymatic Cascade with ATP Regeneration》發(fā)表在《iScience》上。該研究通過(guò)多酶級(jí)聯(lián)耦合技術(shù)，使得LNB轉(zhuǎn)化率從0.34提高到0.83 mol/mol GlcNAc，并且大幅度減少了昂貴的原料ATP使用量。

　　母乳作為新生兒出生后唯一與母體聯(lián)系的物質(zhì)與能量紐帶，被認(rèn)為是嬰兒營(yíng)養(yǎng)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。人乳寡糖(HMOs)是母乳中僅次于乳糖和脂質(zhì)的第三大類成分，對(duì)嬰幼兒消化系統(tǒng)、腸道健康及免疫系統(tǒng)完善具有不可替代的作用，在奶粉中添加人乳寡糖(HMOs)模擬母乳成分，對(duì)于一些無(wú)法進(jìn)行母乳喂養(yǎng)的嬰兒以及哺乳期后嬰兒的營(yíng)養(yǎng)健康保障尤為重要。據(jù)最新研究報(bào)告預(yù)計(jì)，至2025年全球HMOs市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)146億美元。近期，歐洲也已經(jīng)批準(zhǔn)推出HMOs配方奶粉，然而，有限的來(lái)源及難以利用化學(xué)方法規(guī)�；�合成，制約了其生物學(xué)功能的研究和廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的研究處于起步階段，尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，為了突破國(guó)際技術(shù)壟斷，研發(fā)具有自主、高效、經(jīng)濟(jì)的人乳寡糖制備技術(shù)亟為所需。

　　目前為止，已經(jīng)約有200 多種人乳寡糖的結(jié)構(gòu)被鑒定解析，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的人乳寡糖(HMOs)主要含有D-半乳糖、D-葡萄糖、N-乙酰葡萄糖胺/N-乙酰半乳糖胺、L-巖藻糖和唾液酸5個(gè)常見(jiàn)的單糖構(gòu)成。復(fù)雜的人乳寡糖HMOs核心結(jié)構(gòu)單元為半乳糖和氨糖形成的β-1-3-乳-N-二糖(LNB)，其還原性末端一般存在一分子的乳糖，依此為基礎(chǔ)進(jìn)行糖鏈的延伸修飾形成種類繁多的HMOs庫(kù)。然而關(guān)于人乳寡糖(HMOs)其核心結(jié)構(gòu)LNB的合成鮮見(jiàn)報(bào)道。日本科學(xué)家2007年發(fā)表的論文以蔗糖為底物，經(jīng)過(guò)660小時(shí)后，可以合成LNB，但是由于反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　本研究論文中，山東大學(xué)微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授兼博士生導(dǎo)師方詡針對(duì)現(xiàn)有多酶合成工藝中能量原料ATP的大量需求以及現(xiàn)有ATP底物循環(huán)模塊產(chǎn)生的抑制酶活性的磷離子等技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新性地構(gòu)建了新型的ATP循環(huán)再生模塊，耦合ATP再生系統(tǒng)和丙酮酸氧化酶驅(qū)動(dòng)的磷循環(huán)模塊，使得β-1-3-乳-N-二糖(LNB)轉(zhuǎn)化率從0.34提高到0.83 mol/mol GlcNAc，并且大幅度減少ATP原料的使用量。進(jìn)一步針對(duì)多酶體系限速酶及反應(yīng)條件優(yōu)化并放大規(guī)模后，乳-N-二糖產(chǎn)量達(dá)到了20 g/L, 轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高到0.96 mol/mol GlcNAc。該項(xiàng)研究成果生產(chǎn)時(shí)間縮短到之前的日本技術(shù)的1/50，為乳-N-二糖的生產(chǎn)提供了可產(chǎn)業(yè)化的新技術(shù)。

　　方詡為山東大學(xué)微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授兼博士生導(dǎo)師。方詡課題組將微生物技術(shù)、分子生物學(xué)、合成(細(xì)胞和非細(xì)胞)生物學(xué)有機(jī)結(jié)合，重點(diǎn)研究發(fā)展有中國(guó)特色，原創(chuàng)、新型的生物煉制技術(shù)，推動(dòng)以生物質(zhì)為原料制備高附加值化學(xué)品的工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在研國(guó)家級(jí)項(xiàng)目2項(xiàng)，發(fā)表論文60多篇，獲得發(fā)明專利授權(quán)15項(xiàng)以上，獲得各項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)20項(xiàng)以上。此項(xiàng)研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃，中國(guó)博士后基金，青島市應(yīng)用研究項(xiàng)目、山東省自然科學(xué)基金和微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金的資助。(完)