[发明专利]5-羟色氨酸的前体定向生物合成

说明书

本申请要求2014年9月2日提交的美国临时申请序列号62/044,667的权益，该申请通过引用以其全文结合在此。

背景技术

5-羟色氨酸(5-HTP)是一种天然的非蛋白原氨基酸，其充当神经递质血清素的直接生物合成前体。中枢神经系统(CNS)中血清素不足被认为是抑郁症的一个重要的生理因素。5-HTP已被证明对于治疗各种病况是有效的，包括抑郁症、失眠症、慢性头痛以及与肥胖症有关的暴食。同时,它的副作用相对较少。5-HTP的治疗效果应归于其提高血清素在大脑中合成的能力。5-HTP通过口服剂量很好地被吸收并且可以很容易地穿越血脑屏障(索尔，1998，《替代医学评论》，3，271-280)。在大部分欧洲国家，5-HTP是一种用于多种治疗目的的常用处方药，而在北美市场，它被作为一种“非处方”膳食补充剂出售。

目前，5-HTP通过从加纳籽中提取而获得，其是一种生长在非洲的木本的攀缘灌木。该原材料的供应依赖于季节和地区，一直很大地限制其有成本效益的生产和广泛的临床应用。此外，来自加纳籽的5-HTP被一种称为顶峰X的化合物污染，导致美国农业部暂时地令该补充剂在美国下架。目前，5-HTP的大宗批发价格在400到1000美元/kg之间变动。然而，尽管当前的生产成本高而且供应有限，5-HTP的全球市场仍然约50,000kg(整批价值2-5千万美元)。

发明概述

本发明提供了新型的代谢改造微生物细胞，以及使用所述细胞用于从简单碳源(例如，葡萄糖)进行微生物生产5-羟色氨酸(5-HTP)的方法。更特别地，本发明提供了新型的微生物系统，其包括一种或多种基因工程化以表达全部或一部份用于5-HTP生产的新型代谢途径的微生物细胞。该新型代谢途径使用一种或多种具有宽松底物选择性的酶，其被有利地利用于该新型代谢途径中以催化涉及一种或多种非天然底物的反应。整个生物合成途径可以被整合到单个微生物细胞；然而，已经发现当使用两种微生物细胞时5-HTP的生产提高了，其中第一细胞整合该途径的上游部份，生产5-羟基邻氨基苯甲酸(5-HAA)中间体，而第二细胞整合该途径的下游部份，生产5-HTP终产物。制造和使用该基因工程化细胞的方法也被包含在本发明中，包括但并不仅限于制造5-HTP或其任一前体(例如，5-HAA)的方法。这类方法可以包含在一定的条件下培养一种或多种在此描述的基因工程化细胞并持续足以生产5-HTP或其任一前体的时间，并且可任选地分离产物。

该方法可以进一步包含将5-HTP纳入一种食物产品中。该食物产品可以适合人类食用和/或可以是动物饲料或饮料。该方法可以包含包装5-HTP或供出售的食物产品并且可任选地向作为食品添加剂、食品补充剂或营养食品的5-HTP或食物产品提供使用说明书。在一个实施例中，该食品添加剂、食品补充剂或营养食品被包装作为动物饲料或饮料使用。

词语“优选的”和“优选地”指可以在某些环境下提供某些益处的本发明实施例。然而，在相同或其他环境下，其他实施例也可以是优选的。另外，对一个或多个优选实施例的描述不暗示其他实施例是无用的，并且不意图从本发明的范围中排除其他实施例。

术语“包含”及其变体，在这些术语在本说明书和权利要求书中出现的情况下，不具有限制性含义。

除非另外说明，“一个(a)”、“一种(an)”、“该(the)”、和“至少一个(atleastone)”可互换地使用并且意指一个或多于一个。

另外在本文中，借助端点对数值范围进行的描述包括隶属该范围的全部数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。

对于本文中披露的、包括分离步骤的任何方法，这些步骤可以按任何可行顺序实施。并且，如果适宜，两个或更多个步骤的任何组合可以同时实施。

本发明的以上概述不意在描述本发明的每个所披露的实施例或每一个实施方式。以下本说明书更加具体地示例了示意性实施例。贯穿本申请，在几个地方中，通过一系列实例提供指导，这些实例能以多种组合形式使用。在每种情况下，所述系列仅作为代表性群组发挥作用并且不应当解释为排他性系列。

缩略语：

AA邻氨基苯甲酸

5-HAA5-羟基邻氨基苯甲酸

5-HI5-羟基吲哚

TP或Trp色氨酸

5-HTP5-羟色氨酸

SA水杨酸

GA龙胆酸

附图简述