霉菌 0.15-3.3 0.7-28 有些核苷及核苷酸类产品采用直接发酵法生产,如肌苷、5-IMP和5-GM等。本章将 主要讨论直接发酵生产核苷及核苷酸的微生物、代谢途径和调控机制。 8.2核苷酸的代谢机理 82.1嘌呤类核苷酸的生物合成途径及调节机制 核苷酸是细胞内合成RNA及DNA的基本结构单元,在正常的细胞代谢中将保持在 定的生理浓度范围内。要使微生物能够过量产生核苷酸或核苷就必需掌握它们的代谢途径和 调节机理,有目的地对微生物进行诱变和筛选,才能获得高产菌株。图8.2.1显示了在 Bacillus subtilis中嘌呤类核苷酸的生物合成途径及调节机制。IMP是GMP和AM生物合成的前体 由于胞内IMP脱氢酶的比活要比腺苷琥珀酸合成酶的比活高10-30倍,IMP主要转化为 GMP。但是,IMP脱氢酶又受到XMP和GMP的反馈抑制和阻遏,而GMP合成酶则基本 上不受GMP的影响,这样当GMP浓度较高时,IMP就会转化为AMP。AMP的合成主要 受到AMP对磷酸核苷高磷酸(PRP)酰胺基转化酶反馈抑制的调节,只要02mM的AMP 就能使PRPP酰胺基转化酶的比活降低50%,而达到同样抑制作用的GMP浓度需要2mM AMP对腺苷基琥珀酸合成酶和腺苷基琥珀酸裂解酶也存在着反馈抑制。 5-磷酸核糖焦磷酸〔PRPP〕 磷酸核糖胺〔FRA〕 1-〔5′-磷酸核糖〕-4-〔-}-琥珀酰羧基酰胺〕 -5-氨基咪唑〔 SAICARP〕 5-氨基-1-〔5′-磷酸核糖〕-咪唑-4-羧基酰胺〔 AICARP 肛苷酸〔IMP〕 2 黄苷酸〔MP〕 號珀酰-腺苷睃〔S-AMP 鸟嘌呤核苷〔GMP〕 腺苷酸〔AMP 图8.2.1在 Bacillus subtilis中嘌呤核苷酸生物合成途经及其调节机制 l:PRPP酰胺基转移酶;2:IMP脱氢酶;3:腺苷基琥珀酸 合成酶:4:GMP合成酶;5:腺苷基琥珀酸裂解酶 822嘧啶核苷酸的生物合成途径和调节机制 图822显示了嘧啶核苷酸的生物合成途径和调节机制。从图中可以看到,嘧啶核苷酸 是从NH3、CO2和ATP合成氨基甲酰磷酸开始,再与天冬氨酸结合生成氨基甲酰天东氨酸, 经闭环后生成二氢乳清酸,从而形成了嘧啶环。乳清酸进一步与PRP反应生成乳清核苷-5- 磷酸,再经过脱羧反应生成5-UMP,5-UMP经磷酸化后依次生成5-UDP及5·UTP,后2 霉菌 0.15-3.3 0.7-28 有些核苷及核苷酸类产品采用直接发酵法生产，如肌苷、5’-IMP 和 5’-GM 等。本章将 主要讨论直接发酵生产核苷及核苷酸的微生物、代谢途径和调控机制。 8. 2 核苷酸的代谢机理 8.2.1 嘌呤类核苷酸的生物合成途径及调节机制 核苷酸是细胞内合成 RNA 及 DNA 的基本结构单元，在正常的细胞代谢中将保持在一 定的生理浓度范围内。要使微生物能够过量产生核苷酸或核苷就必需掌握它们的代谢途径和 调节机理，有目的地对微生物进行诱变和筛选，才能获得高产菌株。图 8.2.1 显示了在 Bacillus subtilis 中嘌呤类核苷酸的生物合成途径及调节机制。IMP 是 GMP 和 AMP 生物合成的前体， 由于胞内 IMP 脱氢酶的比活要比腺苷琥珀酸合成酶的比活高 10-30 倍，IMP 主要转化为 GMP。但是，IMP 脱氢酶又受到 XMP 和 GMP 的反馈抑制和阻遏，而 GMP 合成酶则基本 上不受 GMP 的影响，这样当 GMP 浓度较高时，IMP 就会转化为 AMP。AMP 的合成主要 受到 AMP 对磷酸核苷高磷酸（PRPP）酰胺基转化酶反馈抑制的调节，只要 0.2mM 的 AMP 就能使 PRPP 酰胺基转化酶的比活降低 50%，而达到同样抑制作用的 GMP 浓度需要 2mM。 AMP 对腺苷基琥珀酸合成酶和腺苷基琥珀酸裂解酶也存在着反馈抑制。 图 8. 2. 1 在 Bacillus subtilis 中嘌呤核苷酸生物合成途经及其调节机制 1：PRPP 酰胺基转移酶；2：IMP 脱氢酶；3：腺苷基琥珀酸 合成酶；4：GMP 合成酶；5：腺苷基琥珀酸裂解酶 8.2.2 嘧啶核苷酸的生物合成途径和调节机制 图 8.2.2 显示了嘧啶核苷酸的生物合成途径和调节机制。从图中可以看到，嘧啶核苷酸 是从 NH3、CO2 和 ATP 合成氨基甲酰磷酸开始，再与天冬氨酸结合生成氨基甲酰天东氨酸， 经闭环后生成二氢乳清酸，从而形成了嘧啶环。乳清酸进一步与 PRPP 反应生成乳清核苷-5’- 磷酸，再经过脱羧反应生成 5’-UMP，5’-UMP 经磷酸化后依次生成 5’-UDP 及 5’-UTP，后