NMN，中文名煙酰胺單核苷酸（圖一），是煙酰胺磷酸核糖轉移酶的反應產(chǎn)物。近年來(lái)，由于NMN被發(fā)現在心腦血管疾病、神經(jīng)退行性病、糖尿病等方面有所作用，引起了巨大關(guān)注，其原料藥的需求也在不斷加大。
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圖一 NMN結構式
NMN的制備主要有化學(xué)合成法和酶催化合成法。相比于化學(xué)合成法，酶催化合成法因無(wú)有機溶劑殘留、以及無(wú)需考慮手性問(wèn)題，被認為是環(huán)保無(wú)公害的合成方法。
早在1957年，Jack等人以磷酸核糖焦磷酸（PRPP）、煙酰胺為原料在紅細胞提取物中酶催化下合成β-NMN，從而闡釋了β-NMN在機體內的生成路徑。合成路線(xiàn)如圖二：煙酰胺和磷酸核糖焦磷酸（PRPP）在煙酰胺磷酸核糖轉移酶（NAMPT或NAMPRT）催化作用下生成NMN和焦磷酸（PPi）。此外，煙酰胺核苷（NR）在煙酰胺核苷激酶（NRK）催化下磷酸化生成NMN。
圖二 Jack酶催化合成路線(xiàn)
我國研究人員在NMN的酶催化合成上做了較多的研究工作。傅榮昭等人利用次黃嘌呤磷酸核糖轉移酶、黃嘌呤氧化酶和NAMPT三個(gè)酶組合，以焦磷酸、煙酰胺、肌苷酸為底物合成了NMN。該反應轉化率可達80%-100%，但反應中產(chǎn)產(chǎn)生的副產(chǎn)物黃嘌呤會(huì )對NAMPT酶產(chǎn)生抑制作用，需要黃嘌呤氧化酶將該副產(chǎn)物降解，反應體系比較復雜。
隨后，傅榮昭等人又利用AMP和核苷酶、PRS和NAMPT三個(gè)酶，以磷酸、煙酰胺、肌苷酸為底物合成了NMN。該反應具有較高轉化率，但使用的AMP核苷酶研究相對較少，使用該工藝難以找到適合于生產(chǎn)的酶。
此外，傅榮昭等人利用核糖激酶、核糖磷酸焦磷酸激酶、NAMPT多酶聯(lián)用，以煙酰胺、三磷酸腺苷和核糖為原料合成NMN。該反應投料方式可以為一步投料方式，也可以是分布投料（首先核糖與三磷酸腺苷反應得到PRPP，然后加入煙酰胺得到NMN），一步投料具有反應時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢，而分布投料具有反應徹底的優(yōu)勢。該反應轉化率也可達80%-100%，且所用到的核糖激酶、核糖磷酸焦磷酸激酶研究均較為深入，反應過(guò)程明確。
圖三 傅榮昭酶催化合成路線(xiàn)
2018年（圖三），傅榮昭等人申請了國際專(zhuān)利（WO，2018023206[P].2018-02-08），該專(zhuān)利使用基因定點(diǎn)突變的方法人工構建了多種具有高催化活性的NAMPT突變體，然有以這些高活性突變體催化煙酰胺和PRPP合成NMN。該工藝具有酶催化活性高、工業(yè)應用價(jià)值高的特點(diǎn)。
圖四 竺偉酶催化合成路線(xiàn)
2018年，竺偉等人以D-5-磷酸核糖和煙酰胺為原料，在A(yíng)TP存在下，使用固化含有磷酸核糖焦磷酸合成酶和NAMPT的基因工程菌全細胞催化，一步實(shí)現了NMN高效合成，NMN濃度可達13.3g/L，轉化率高達99.5%。該工藝具有成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、細胞可循環(huán)使用等諸多優(yōu)點(diǎn)，在成本節約上具有一定優(yōu)勢。
可以看出，研究人員對NMN更優(yōu)工藝的開(kāi)發(fā)一直在進(jìn)行，酶催化合成作為綠色、高效合成方法，在NMN的制備上具有舉足輕重的作用?？梢源_信，隨著(zhù)生物技術(shù)的不斷提升和NMN酶催化工藝的研究不斷深入，后續還會(huì )不斷涌現出更優(yōu)秀的NMN酶催化工藝。
參考文獻：
1. Progress in Synthsis of β-Nicotinamide Mononucleotide,2020;
2. Advance in Synthesis of β-Nicotinamide Mononucleotide,2020.
3. 專(zhuān)利：WO, 2018023206[P]. 2018-02-08.
4. 專(zhuān)利：CN108949865[P]. 2018-12-07.
5. 專(zhuān)利：CN107889505A[P]，2018-04-06.
6. 專(zhuān)利：CN108026535A[P]，2018-05-11.
7. 專(zhuān)利：CN108026130A[P]，2018-05-11.
作者簡(jiǎn)介：云天，藥物化學(xué)博士，主要從事小分子藥物研究，尤其擅長(cháng)小分子藥物的合成工藝及后期藥物開(kāi)發(fā)研究，已完成多個(gè)抗癌藥物分子的合成和活性評估。
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