文 献 综 述

1.1 背景介绍

磷酸甘露糖异构酶（Phosphomannose isomerase，PMI 或 Mannose-6-phosphate isomerase ，MPI；EC 5.3.1.8）可逆催化生物体内果糖-6-磷酸（F-6-P）和甘露糖-6-磷酸（M-6-P）之间的相互转化，该酶是一种依赖于金属离子的金属酶^[1].

随着基因工程技术的迅速发展，利用分子克隆和外源表达技术可以大幅度地提高某种工业酶在宿主微生物中的表达量，通过这种方法构建的基因工程菌株具有普通微生物难以企及的酶催化效率；利用共表达基因重组菌生产L-核糖的工艺在国内尚没有报道，本发明选择自筛的发酵乳杆菌和嗜热栖热菌作为分子生物学操作的出发菌株，通过PCR技术从该菌株的基因组上扩增得到了L-阿拉伯糖异构酶的编码基因araA和甘露糖-6-磷酸异构酶(PMI) 的编码基因manA，利用大肠杆菌作为宿主，成功构建了能够高效共表达L-阿拉伯糖异构酶和甘露糖-6-磷酸异构酶的基因工程菌。

L-核糖是一种重要的医药中间体，具有重要的医学价值，由L-核糖合成的各种L-核糖衍生物，广泛应用于抗肿瘤和抗病毒领域。L-核糖在自然界中不存在，属于极其稀有的单糖，需由其他 物质合成或转化得到。其制备方法从早期的化学合成法逐渐过渡到近几年新兴的生物转化法，国外目前在L-核糖制备方面的研究趋势是通过不同菌种来源寻找活性 更高的异构酶。而国内在稀有糖这方面的研究很少，但是对L-核糖的需求量却较大，因此加强对L-核糖制备方面的基础探索是目前稀有糖制备领域研究的重点之 一。

1.2 稀有单糖简介

稀有单糖，即―在自然界中存在但是含量极为稀少的一类单糖及其相应的衍生物^[2]。稀有单糖同样作为一种糖类，在长期的制糖工业中逐渐被重视，主要原因是随着人类生活水平的提高，各种食品饮品及甜品类食物中对糖的添加量逐渐增加，以满足人们对甜味需求的口感，但同时却引发肥胖、糖尿病等健康问题^[3]。近几年来木糖醇的研究及应用，代替了传统的甜味剂，且木糖醇作为一种稀有单糖类物质，对人体还有其他的益处，最能为人熟悉的是它能防止龋齿的生理功能^[4]。已经研究发现的稀有糖大概有30来种，其中L-型和D-型比例各占一半，多数稀有单糖的研究仍没有很清楚，例如L-核糖，L-来苏糖等都属于稀有单糖^[5].

1.3 L-核糖的生理功能及医药应用

1.3.1 生理功能

L-核糖作为重要的医药中间体，合成各种L-核糖衍生物，具有重要的医学应用价值^[6]，近年来，L-核糖应用到医药工业的研究逐渐开展。

在临床医学已经证实，利用L-核糖代替D-核糖导入生物机体中，在细胞内合成L-核糖核酸^[7]。其作用表现在，对于异常的细胞，其繁殖能力较正常旺盛，而异常细胞的识别能力差，L-核糖核酸被异常细胞利用使得繁殖细胞的遗传信息进行转录时发生错误信号，从而最终达到抗癌和抗病毒的作用，良好抗病毒生理功能及对正常细胞毒副作用小的优点使得L-核糖能很好应用于医药治疗过程^[8]。

1.3.2 医药应用

效果更佳的抗肿瘤、抗病毒的医药中间体，且对正常细胞的毒性很低还原后可生产重要的医药中间体#8212;核糖醇经还原脱氧水解等加工还可生产具有新生物活性的L-核苷类药物的中间体－2-脱氧-L-核糖L-核糖的医药应用主要表现在L-核糖作为重要的起始物合成一系列L-核糖衍生物，并应用于抗病毒方面。