课题背景：
S-腺苷甲硫氨酸(简称SAM)是一种广泛存在于植物、动物、微生物活细胞体内的重要代谢物质，同时也是人体内一种作用仅次于ATP的重要生理活性物质[1]。SAM 在细胞代谢过程中有3个主要功能: 一是转甲基作用, 在蛋白质、核酸、多糖、磷脂和脂肪酸等代谢的转甲基反应中, SAM 是重要的甲基供体。二是转硫作用: SAM 的硫原子经一系列酶促反应传递给半胱氨酸, 再经体内代谢, 转变成谷胱甘肽。三是参与多胺合成: 该过程中形成的多胺为细胞生长所必需[2]。
研究表明, SAM 对多种疾病有明显疗效, 如其对酒精性肝病 、抑郁症 、关节炎 , 以及阿尔茨海默症等均具良好疗效。因此, SAM 具有替代类似传统药物的优势, 并还具潜在的医疗保健功能有待开发。
目前SAM 的生产方法主要有化学合成法、体外酶促合成法以及微生物发酵法[3]。现国内外主要利用腺苷转移活性高的酵母菌发酵法制取SAM, 但未见具体的SAM 生产规模表达量的报道。我国对SAM 的研究始于20世纪80年代, 现浙江海正药业等已具备发酵法生产的能力, 长春奇健已具备酶法生产的能力, 但因表达或转化量还较低、分离纯化成本较高,大规模工业化与开拓市场正在探索中。现药用SAM 仍主要依赖进口。因此高效率低成本获取SAM 技术的研究具有重要的意义。基因工程技术的应用和细胞代谢途径研究的深入, 使利用代谢工程有目的地改造酵母细胞实现高产SAM成为可能[4]。
酿酒酵母菌属于酵母菌科。单细胞，卵圆形或球形，具细胞壁、细胞质膜、细胞核(极微小，常不易见到)、液孢、粒线体及各种贮藏物质，如油滴、肝糖等。是一种环境友好型的生产重组宿主系统。本实验是用一株产SAM的工业酿酒酵母突变株CGMCC 2842。
课题目的：
本课题通过过表达异源的大肠杆菌甲硫氨酸合成酶, 提高甲硫氨酸合成酶活性, 来增加SAM 的产量。
设计原理：
胞内SAM 是以一分子的蛋氨酸和一分子的ATP为底物[5], 由腺苷甲硫氨酸合成酶催化合成的。蛋氨酸是组成蛋白质的20种氨基酸中的一种，是哺乳动物的必需氨基酸和生酮氨基酸，参与蛋白质合成。蛋氨酸合成酶分为两类metE与metH，其中metE又称为Vb12不依赖型蛋氨酸合成酶。蛋氨酸是由高半胱氨酸经metE合成。metE是与辅酶b12结合，催化N5-甲基四氢叶酸的甲基转移到半胱氨酸上生成蛋氨酸的酶，多存在于大肠杆菌、产气杆菌、粪链球菌等微生物中，从哺乳类动物和鸟类肝脏中也能分离得到此酶。
本课题通过在酿酒酵母宿主系统中过表达来自大肠杆菌的蛋氨酸合成酶，来增加SAM 的合成量。
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