グルタチオンの5つの製造方法

Glutathione production methods include extraction, chemical synthesis, biosynthesis, enzymes, and fermentation. Fermentation refers to the use of microbial metabolism to convert low-priced nutrients into glutathione. The microorganisms used in fermentation are easy to cultivate, the nutrients are inexpensive and easy to obtain, and the operation process is simple, so based on the above advantages, fermentation has become the most commonly used method to produce glutathione.

1. 溶剤抽出

古典的なグルタチオン製造法は抽出法であり、溶媒は酸性有機溶媒、h2o、エステル、エノールおよびこれらの成分の異なる割合の混合物である。2つの異なる溶媒中のグルタチオンの異なる溶解度を利用してグルタチオンを抽出する[1]。分離は主に抽出方法が使用される抽出の住まわせて組織が見つかりましたこの石油抽出の方法としてや降水量の面を利用すれば、原材料や入手難によりコンテンツが著しく低い細胞内グルタチオンの植物や動物組織なので有機溶剤抽出方法はあまり実用化いが持つ意味も大きいが、広く利用されていない[2]。

2. 化学合成

化学合成によるグルタチオンの製造[3]は、グルタミン酸、グリシン、システインを化学的に凝縮してグルタチオンを形成する化学反応であり、主に初期のグルタチオンの製造に用いられています。現在、生産プロセスはより成熟していますが、ステップは複雑で、操作プロセスは複雑で、些細な効率は低いです。グルタチオンのラセメートを合成し、光学分解試薬を用いてグルタチオンのラセメートと混合する。分離のための物理化学的性質が異なるジアステレオマーが生成されると、最終的には分離が難しく、製品の純度が低く、生産効率が低く、環境汚染を引き起こしやすくなります。したがって、この方法の広範な適用を制限する。

3. 生方法

グルタチオンの生合成には、主に発酵法と酵素法の2種類があります。共通点は、細胞株の良い性能があって、それから穏やかな条件の下で、そのより活性な酵素システムを使って、グルタチオンを合成することです;最大の違いは、発酵は微生物の成長や代謝に必要な栄養素を供給するだけでよいのに対し、酵素法では細胞内グルタチオンの蓄積に必要な前駆体アミノ酸やatpを大量に供給する必要があることです[4]。

Biosynthesis of glutathione requires precursor amino acids mainly Glu, Cys and Gly. Meister et al. [5] proposed a γ-glutamyl cycle as shown in Figure 1, which emphasizes the central role of glutathione in amino acid uptake. In the biosynthetic pathway, glutathione is synthesized by the sequential action of two ATP-dependent ligases, i.e., γ-glutamylcysteine synthetase (GCL) and glutathione synthetase (GS)[6] .

図1のゲージγ-Glutamylサイクル

生合成の後、グルタチオンの分解が始まります。このサイクルでは、劣化は、γで行なわれる-glutamyl transpeptidase (GGT)唯一の酵素の中では知名度グルタチオンの分解されますの転送絡みのtranspeptidic活動なんてγ-glutamyl団体γ形成のアミノ酸アミノ酸-glutamylましょう。叫ばれるのGGTイベントγ-glutamylサイクルは、主に活発に活動transpeptidaseおり、enzyme' s動作は主にtranspeptidicを形成するために、アミノ酸の移転に関するγ-glutamylアミノ酸としては、結局運ばれ膜γアミノ酸-glutamylましょう。これがグルタチオンの生合成とその代謝の最初の理解であった。

後世の研究でBachhawat[53]当初結論づけγ-glutamylサイクル間違っていることに気がついただけでなく用語の機能上の役割が离アミノ酸の転送もたんぱく質グルタチオンのの合成・堕落を説明する図である。これは、グルタチオンの分解に関する新たなデータにも当てはまります。これらの新たな知見を整理していく中で、図2に示すような新たなサイクルが生まれました。これを「グルタチオン回路」と呼びます[7]。

のリンゴグルタチオンのサイクル

In the glutathione cycle, the first two steps are the biosynthesis of glutathione. The biosynthesis is carried out by two sequential enzymes, GCL catalyzes the formation of γ-glutamylcysteine from glutamate and cysteine in an ATP-dependent reaction. GS then catalyzes a second ATP-dependent reaction of γ-glutamylcysteine and glycine. Glutathione is then formed. It can be degraded by the cytoplasmic ChaC family of glutathione-specific degrading enzymes (γ-GCT) [13] to form 5-hydroxyproline and cysteinylglycine. Subsequently, 5-hydroxyproline and cysteinylglycine are cleaved by 5-hydroxyproline and cysteinylglycine peptidases, respectively, to form Glu, Cys, and Gly, which can be ploughed back to synthesize glutathione if required. Glutathione is formed via biosynthesis and can also form GSSG, with which it balances and determines the redox environment [8].

4. グルタチオンの酵素合成

酵素合成(英:enzymatic synthesis)とは、酵素を用いて3つのアミノ酸からグルタチオンを合成することである。enzyme-catalyzed法は、内3先駆作るアミノ酸の基板にATP実体の機能(γ-glutamylcysteine synthetase(グルタチオンのI)及びグルタチオンのsynthetase(グルタチオンのII) cofactors (Mg2 +)、pH環境なのである。現在、グルタチオンの酵素合成に関する多くの研究が報告されていますが、近年、主に注目されているのは2酵素合成です。

幸張らのある[9]息切れ合成グルタチオンの耳目を反応を築いて同もの2酵素(polyphosphateキナーゼ(PPK)とグルタチオンのbifunctional synthetase(グルタチオンのF))、polyphosphateとエネルギーのためのドナーで最適化され条件の态度結合酵素(PPK、グルタチオンのF) 58グルタチオンの収益率が繰り返されており±3.3 mmol / L。また、ppkとグルタチオンfの酵素合成によるグルタチオン合成酵素も最適化されています。グルタチオンの収率は58±3.3 mmol/ lに達した。酵素によるグルタチオンの生産は、高い変換速度と穏やかな条件によって特徴付けられる。atpの供給不足とatpの高価格が酵素生産の最大の制限要因である。

本研究では、chen yangら[10]が大腸菌由来のppkを発現させ、このppkはリサイクル可能であり、上記の問題を解決した。pet28a-glutathione fおよびpet28a-ppkベクターは、ポリリン酸キナーゼを含む系で構築され、それぞれ大腸菌bl21に変換された。最低20 mmol ATP必要とされる反応が発生しましたが生成するADP、家主帰国後を得んと再生しATP連続エネルギー供給反応についての換算率基板は68.7%人に達するかもしれ22 h .ネチズンたちの反応も特にpolyphosphateキナーゼを含むシステムのうちに遂行された。

5. 生産 発酵法によるグルタチオンの抽出

発酵とは、微生物の代謝を利用して安価な栄養素をグルタチオンに変えることです。発酵は、微生物の栽培が容易で、栄養素が豊富で、操作が簡単であることから、グルタチオンの生産に最も一般的に使用される方法となっています[11]。

現在、saccharomyces cerevisiae, baker&などの酵母#39 s酵母、およびpseudomonas syringaeは、グルタチオンの生産のために最も一般的に使用される微生物であるが、酵母のほとんどは比較的低いグルタチオン含有量を有する。そのため、発酵法の研究では、優れた酵母株の選抜育種、突然変異や遺伝子工学による野生株の育種、発酵過程における培養条件の最適化・調整などがホットな課題となっています。康がら。[12]孤立Saccharomyces cerevisiae乾燥を選定しNuruk 2553µg / mgを含むいますnisamedtinovら[13]は、特定の酵母株を用いて発酵させたマルガリータにおいて、グルタチオン濃度が高いことを示した。野生のsaccharomyces cerevisiae株に紫外線を照射してランダムに変異を起こさせると、グルタチオンの過剰蓄積の分子機構が明らかになった。その結果、野生株の数倍の濃度でグルタチオンが蓄積しました。

酵母の細胞培養に3つの前駆体アミノ酸を添加すると、グルタチオン濃度がある程度上昇することが示されている。saccharomyces cerevisiaeにおけるグルタチオンのバッチ添加は、グルタチオンの生産を促進する方法としてシステインの連続的な添加よりも価値がある。14文Sら[15]捜査段階戦略に加えて適当なアミノ酸として戦略:加えで一歩を踏み出した—て孵化して2 hて加え、その次のグループから、(3アミノ酸(グルタミン酸、グリシンとセリン)7 hフラスコ社家中文化になってから三前駆アミノ酸が加味された細胞はグルタミン酸の存在にグリシンやセリン細胞に追加を与えていますシェイクフラスコ培養では、3つのアミノ酸を添加しない場合に比べて、細胞内グルタチオン含有量が55.2%高くなりました。

王大辉らです。[16]捜査に対するL-cysteineとL-methionineの影響の合成やグルタチオンのバッチflow-additionがあるが、それぞれ・ノーランの艶麗な芸風をL-methionineを見せ酵母の細胞を合成するグルタチオンの成長フェイズは一方の内容を著しく増加しL-cysteine細胞内グルタチオンの酵母細胞段階でほぼ停止成長である。

その結果、グルタチオンの収率は1247.1 mg/ l、細胞内グルタチオンの収率は24.1 mg/gとなりました。実験の結果はさらに改善された。wang shuoらは[17]、発酵中に培地にグルコース、バリン、l-システインを添加すると、総gluが増加することを示した

参照:

一石二鳥です周Xiuqin。[1]特殊なアミノ酸誘導体-グルタチオン[j]。^「science and technology newsletter」。発酵科学技術ニュースレター(2007年). 36(2):50-51。

【2】黄景春、梁立兵。還元グルタチオンの製造法とその応用[j]。^科学技術振興機構、2013年11月1日、11-12頁。

【3】王大慧、魏公園。グルタチオン応用の展望と生産研究の現状[j]。化学と生物工学、2004年、3:10 - 12。

【4】陳健、魏公園、李殷、左国成。微生物発酵によるグルタチオンの生産[j]。無錫軽工業大学誌、2004年、5:104- 110。

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[7] bachhawat ak, kaur a .グルタチオン分解。antioxidいる過程信号に変換する。2017年11月8日;27(15): 1200-1216。

[8] Bachhawat AK、sシヴダット・ヤダフはグルタチオンのサイクル:グルタチオンの代謝γを超えこのglutamyl子供じみてるiubmb life . 2018年7月;70(7): 585-592。

[9] zhang x, cui xw, li zl, et al。エネルギー循環再生システムに基づくグルタチオンの酵素生産[j]。中国東部科学技術研究院(自然科学編),2020,46(5):119-124。

【10】陳陽、呉瓊、丹天偉。グルタチオンの酵素合成のためのatp結合再生[c]。中国化工学会2013年度大会。2013。

[11] zhao hong-ling, gao yang, yin zhi-feng, et al。発酵による還元型グルタチオンの生成過程[j]。成徳医学院,2013,30(6):516-518。

[12] kang s h, kim h r, kim j h, et al。識別酵母野生された株自らの信念を分析してβマッコリ醸造の-glucanとグルタチオンのレベルが使用できる段階ではありませんMycobiology。2014年12月;42(4):するよ

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[18] wan honggui, deng chunya, tan haitao, et al。使用済みビール酵母の発酵によるグルタチオン産生に対する2種類の外生刺激の影響[j]。^ a b c d e f g h i『食品と発酵産業』、2014年、40(10):54-57。