细胞内GSH的生物合成

senyo11

GSH为体内重要的活性三肽，机体内的生成主要是通过合成和还原两条途径。
1．1 合成途径
合成途径是在 γ一谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶催化下合成的。L ～谷氨酸、L一半胱氨酸在 γ一谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ—glutamylcysteinesynthetase，GSHI)的作用下合成γ ～谷氨酸半胱氨酸(γ-glutamylcysteine，γ—ECG)，然后在谷胱甘肽合成酶(glutathionesynthetase，GSH 1I)的作用下与甘氨酸反应生成谷胱甘肽。
两步反应如下：
L一谷氨酸、L一半胱氨酸及甘氨酸在体内的供应情况直接决定了GSH在体内的生成量，是影响GSH
含量的重要因素，因此，前体氨基酸的 可利用性对体内谷胱甘肽的合成具有较重要的调节作用。
GSH I与GSH lI的活性和ATP的供给也是影响生物体内谷胱甘肽合成的重要因素，但在谷胱甘肽
生物合成过程中直接添加ATP经济上不合适，因此在研究中需要引入有效的ATP合成系统，与谷胱甘肽合成系统耦合，提高效率降低成本。在酶活性调节中，主要以GSH I调节为主，提高GSH I活性，降低GSH I受到谷胱甘肽产物的反馈抑制。相比GSHⅡ比较保守不受调控。
1．2 还原途径
GSH分子中含有一个活泼的巯基一SH，易被氧化脱氢，两分子GSH 失氢后转变为一分子氧化型谷
胱甘肽(GSSG)。还原途径是在NADPH存在条件下，谷胱甘肽还原酶(GR)作用于GSSG 还原生成谷胱甘肽，反应中NADPH来源于葡萄糖磷酸戊糖途径；另外还可通过巯基转移酶作用生成谷胱甘肽。
其反应式如下：



Micke P等 研究发现L一半胱氨酸的量可以从转录和翻译后(蛋白活性)两种水平上捌节谷胱甘肽的合成酶，如乳清蛋白中含有丰富的L一半胱氨酸，能够促进谷胱甘肽合成。Modig等 认为，在酵母中半胱氨酸也许是起到了谷胱甘肽合成酶系的诱导物的作用。广大I此在发酵过程中充足L一半胱氨酸是GSH合成的保证，是提高GSH 比合成速率及GSH 产量的关键氨基酸，但超过一定的量范同会对细胞生长有部分抑制作川，原因可能是由于糖代谢过程中一些酶的活性巾心离子与过量的L一半胱氨酸发生螯合作用而使这些关键酶降低或失去了活性，阻碍细胞量的增加。因此在发酵过程巾半胱氨酸的补加策略应以尽量减少对生长的抑制为原则。
连续流加L一半胱氨酸对整个发酵过程巾胞内GSH 含量没有显著提高，而一次性添加L一半胱氨酸可以大大提高GSH 比生产速率，最终含量是不加L一半胱氨酸时的两倍且没有生长抑制

乙醇浓度对酵母发酵生产谷胱甘肽的产率有明显的影响，在发酵过程中，可通过对乙醇浓度的监控来控制流加速率，以达到对流加操作的最优控制。Sakato等人通过在线监测发酵液中氧气和乙醇的浓度，运用前馈／反馈控制系统控制葡萄糖的流加速率，发酵完毕后GSH 产量为2360mg／L，比指数流加方式提高了40％ ，细胞内GSH 含量达37mg／g。Shimizu等以葡萄糖作为发酵底物限制因子，考察了在S．cerevisiae培养中比生长速率和GSH生产强度之间的关系，研究发现细胞在生长阶段时，通过指数流加控制葡萄糖使细胞在最大比生长速率处；在GSH 的合成阶段，通过反馈控制将葡萄糖的流加速率与乙醇浓度相偶联，控制细胞比生长速率在临界比生长速率处，但是GSH 的积累水平不高。Alfafara等通过对发酵过程中乙醇产生的速度进行模糊逻辑控制，进而优化了S．cerevisiae生产GSH 的流加发酵过程，GSH 的比生产速率达到6．2[ms／(g•h)]，最终发酵水平提高了56％ 。王峥等通过控制乙醇的逐步下降来控制发酵过程，在不添加氨基酸的情况下，较大地提高了GSH 的产量，存不添加前体氨基酸的情况下能达到1620mg／L

meichun

王峥等通过控制乙醇的逐步下降来控制发酵过程，在不添加氨基酸的情况下，较大地提高了GSH 的产量，存不添加前体氨基酸的情况下能达到1620mg／L 7v:S~0NhY  
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