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色氨酸在制藥、食品和飼料等行業(yè)都有廣闊的應用前景。本項目采用基因工程、代謝工程等手段對大腸桿菌色氨酸合成代謝途徑進行分析調(diào)控，構建了高產(chǎn) 色氨酸基因工程菌，并在此基礎上通過優(yōu)化發(fā)酵工藝，色氨酸產(chǎn)量可達 40g/L。 

研究內(nèi)容： D-色氨酸其和胸腺嘧啶一起組成的藥物可以治療惡性腫 瘤，增強病人的免疫能力； D-色氨酸能提高小鼠的免疫能力；一些氨基酸 類抗生素以 D-色氨酸替代 L- 色氨酸，難以被細菌酶降解而不致產(chǎn)生抗藥 性，D-色氨酸及其衍生物還用于無公害新型氨基酸農(nóng)藥的合成；色氨酸還 可以作為合成多種吲哚類堿、煙酸激素及 5-羥色胺（腦白金）的前體， D- 色氨酸是 Cialis 產(chǎn)品的重要中間體。 技術原理：

1、技術分析（創(chuàng)新性、先進性、獨占性） 炎癥性腸病是一種慢性且易復發(fā)的自身免疫性疾病，包括潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis, UC）和克羅恩病（crohn's disease, CD）兩種疾病類型。過去一直認為IBD是“西方疾病”，主要集中在歐洲、北美和新西蘭等發(fā)達國家，而近年來隨著工業(yè)的發(fā)展，亞洲國家的IBD發(fā)病率急劇上升，目前，IBD已發(fā)展成為全球性的疾病。IBD臨床表現(xiàn)為腹瀉、便血、體重降低等癥狀，UC主要影響結腸黏膜，引起血便，CD可在整個胃腸道呈節(jié)段性分布，引起瘺管，由于IBD反復發(fā)作，病程較長，嚴重影響人們的生活質量。目前，IBD的病因和發(fā)病機制尚未完全明確，但隨著檢測技術的發(fā)展，越來越多的證據(jù)表明宿主腸道的共生微生物失調(diào)引發(fā)先天性和適應性免疫反應紊亂進而導致遺傳易感宿主出現(xiàn)腸道炎癥。目前IBD的治療方法主要為藥物治療，容易引起機體代謝紊亂或產(chǎn)生特異性不良反應等毒副作用，不適合長期使用，因此，尋找安全、有效緩解IBD的方法至關重要。 色氨酸作為必需氨基酸，在人體內(nèi)不能合成，需從飲食中獲取，很多研究發(fā)現(xiàn)色氨酸在維持腸道微生物和腸粘膜免疫之間的平衡發(fā)揮重要的作用。最新的研究表明色氨酸調(diào)節(jié)腸道免疫的本質并不是色氨酸本身，而是在腸道微生物的作用下，色氨酸分解為吲哚及吲哚酸衍生物，其中吲哚-3-乙酸（Indole-3-acetic acid，IAA）作為芳香烴受體（Aryl hydrocarbon receptor，AHR）的高親和配體，可激活免疫系統(tǒng)，增強腸上皮屏障，以及腸道激素的分泌，從而發(fā)揮抗炎、抗氧化或抗毒性作用[7, 8]。但腸道微生物利用色氨酸的能力有限，本研究以乳酸菌作為實驗對象，篩選出一株能夠高降解色氨酸的乳酸菌，以期開發(fā)出高效、安全的緩解結腸炎的天然藥物。 乳酸菌是益生菌的主要來源，主要從酸奶、泡菜等發(fā)酵食品中分離得來。乳酸菌除廣泛應用于食品中外，已被證明可有效預防或治療各種疾病，例如免疫調(diào)節(jié)、降膽固醇、抗腫瘤等益生功能。乳酸菌可通過黏附定植到腸道，調(diào)整腸道微生物結構，激活機體免疫，從而發(fā)揮出相應的益生功能。大量體內(nèi)、體外及臨床研究證實不同種屬乳酸菌具有緩解腸道炎癥的功能，但乳酸菌與色氨酸對結腸炎的預防作用報道較少。 本項目創(chuàng)新地研究植物乳桿菌KLDS1.0386與色氨酸混合物在制備預防結腸炎的藥物中的的作用及應用，目前國內(nèi)外尚無相關研究及技術。本項目具有良好的先進性和獨占性。

精氨酸酶它能將精氨酸水解，生產(chǎn)鳥氨酸和尿素，是生物體中參與尿素循環(huán)而起作用的酶。基于這個反應機理，目前精氨酸酶一方面可用于功能性氨基酸 L-鳥氨酸的生物制備；另一方面可作為藥物用于癌癥諸如肝細胞癌、黑色素細胞癌、腎癌等以及一些病毒感染的治療。鳥氨酸是一種非蛋白質氨基酸，具有保肝護肝、促進垂體分泌生長激素、提 高血清中的胰島素類生長因子的水平、進而促進肌肉的生成、緩解運動后的身體疲勞及運動后人體內(nèi)氮的失衡等功能。 本項目通過菌種篩選獲得高產(chǎn)精氨酸酶菌株，并將其用于鳥氨酸的生物制備，鳥氨酸產(chǎn)量可達到 70g/L 以上，底物精氨酸的摩爾轉化率 96%。

D-精氨酸(D-Arg)是重要的手性試劑和醫(yī)藥中間體。可抑制癌癥擴散，治療生長激素過多釋放造成的紊亂，具有抑制DNA合成、前列腺癌細胞增殖的功能。本方法以L-Arg為原料經(jīng)過化學消旋，獲得DL-Arg。而后利用基因工程技術構建重組菌株，對DL-Arg進行酶法轉化，獲得高收率及高光學純的D-Arg。同時副產(chǎn)物L-瓜氨酸Cit是人體尿素循環(huán)的一個重要中間代謝物，用于男性性功能障礙、高血壓和冠心病等多種疾病的治療，有助于提高機體免疫能力，且在腦血流的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。該方法利用了化學反應的效率高、成本低的特點，又利用精氨酸脫亞胺酶對DL-Arg進行生物轉化，充分利用生物酶所具有的催化專一性的優(yōu)點，使D-Arg制備路線達到高效、立體專一的特點，該方法優(yōu)于國內(nèi)外相應報道，具有工業(yè)化優(yōu)勢，可以提高資源的利用率、減少工業(yè)廢物的產(chǎn)生與排放。

精氨酸脫亞胺酶（Arginine deiminase）簡稱 ADI，它能將精氨酸水解，生產(chǎn)瓜氨酸和氨，是生物體中參與尿素循環(huán)而起作用的酶。基于這個反應機理，目前精氨酸脫亞氨酶一方面可用于功能性氨基酸 L-瓜氨酸的生物制備；另一方面可作為藥物用于癌癥諸如肝細胞癌、黑色素細胞癌、腎癌等以及一些病毒感染的 治療。 瓜氨酸是一種非蛋白質氨基酸，具有抗衰老、增強免疫力、提高運動員力量 與耐力、增加創(chuàng)傷愈合和改善微循環(huán)等功能。本項目通過菌種篩選獲得一株高產(chǎn)精氨酸脫亞酶的糞腸球菌菌株，通過分子改造，獲得適合人體生理條件的精氨酶脫亞酶，可用于醫(yī)藥；利用糞腸球菌來源的精氨酸脫亞氨酶可用于瓜氨酸的生物制備，瓜氨酸產(chǎn)量可達到 250g/L 以上，底物精氨酸的摩爾轉化率 100%。 創(chuàng)新要點 成功開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的精氨酸脫亞胺酶生產(chǎn)菌株及瓜氨酸制備工藝，達到或超過國際先進水平。

精氨酸脫亞胺酶（Arginine deiminase）簡稱 ADI，它能將精氨酸水解，生產(chǎn)瓜氨酸和氨，是生物體中參與尿素循環(huán)而起作用的酶。基于這個反應機理，目前精氨酸脫亞氨酶一方面可用于功能性氨基酸 L-瓜氨酸的生物制備；另一方面可作為藥物用于癌癥諸如肝細胞癌、黑色素細胞癌、腎癌等以及一些病毒感染的 治療。 瓜氨酸是一種非蛋白質氨基酸，具有抗衰老、增強免疫力、提高運動員力量與耐力、增加創(chuàng)傷愈合和改善微循環(huán)等功能。 本項目通過菌種篩選獲得一株高產(chǎn)精氨酸脫亞酶的糞腸球菌菌株，通過分子 改造，獲得適合人體生理條件的精氨酶脫亞酶，可用于醫(yī)藥；利用糞腸球菌來源的精氨酸脫亞氨酶可用于瓜氨酸的生物制備，瓜氨酸產(chǎn)量可達到 250g/L 以上，底物精氨酸的摩爾轉化率 100%。 

改善人工合成甜味劑(糖精鈉，舔菊苷、甜蜜素等)的味感， 可使甜度增效，減少用量。在復配甜昧劑加入1~10％的丙氨酸， 能提高甜度、緩 和人工甜味劑的甜味,如同天然甜昧劑，使之回味持久。

成果簡介： L-賴氨酸L-谷氨酸鹽作為一種氨基酸復合鹽，與氨基酸衍生物不同，它同時具有兩種氨基酸的生物作用，甚至相互增強對方的生物作用，又比單體氨基酸的理化性質更優(yōu)越，可以更好的應用在醫(yī)藥、食品和化妝品等方面。L-賴氨酸L-谷氨酸鹽可