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维生素 B12（又被称为氰钴胺素）是一种高度复杂的必需维生素，因其含有矿物质钴而得名。 这种维生素由细菌自然产生，是DNA合成和细胞能量产生所必需的。维生素B12 有多种形式，包括氰基、甲基、脱氧腺苷和羟基钴胺素形式[1,2]。
图1 维生素B12含片
用于治疗维生素 B12 缺乏症并改善与恶性贫血（巨幼红细胞指数、胃肠道病变和神经损伤）相关的症状和实验室异常。这种药物有助于生长、细胞繁殖、造血、核蛋白和髓鞘合成。 它还在脂肪代谢、碳水化合物代谢以及蛋白质合成中起重要作用。经历快速分裂的细胞（例如上皮细胞、骨髓和骨髓细胞）对维生素B12的需求量很大[1]。
维生素B12补充剂随处可见，适用于因各种原因需要补充剂的患者。 维生素B12高于正常的剂量需求（由妊娠、甲状腺毒症、溶血性贫血、出血、恶性肿瘤、肝肾疾病引起）通常可以通过口服补充来实现. 不建议吸收不良患者口服维生素B12产品，因为这些形式主要在胃肠道中吸收[1]。
维生素 B12 作为甲硫氨酸合酶和 L-甲基丙二酰辅酶A变位酶的辅助因子。甲硫氨酸合酶对于合成形成DNA的嘌呤和嘧啶至关重要。L-甲基丙二酰辅酶A变位酶在丙酸降解过程中将L-甲基丙二酰辅酶A转化为琥珀酰辅酶A，这是脂肪和蛋白质代谢所需的重要反应。在上述反应中缺乏维生素B12辅因子以及由此产生的甲基丙二酰辅酶A的积累被认为是导致B12缺乏的神经学表现的原因。琥珀酰辅酶A也是合成血红蛋白所必需的[1, 3-5]。
在组织中，从同型半胱氨酸合成甲硫氨酸需要维生素B12。甲硫氨酸是S-腺苷甲硫氨酸形成所必需的，S-腺苷甲硫氨酸是近100种底物的甲基供体，包括 DNA、RNA、激素、蛋白质和脂质。没有维生素 B12，四氢叶酸不能从5-甲基四氢叶酸再生，而这可导致功能性叶酸缺乏。该反应依赖于甲基钴胺素（维生素B12）作为辅助因子，也依赖于叶酸，其中甲基四氢叶酸的甲基转移到同型半胱氨酸，形成甲硫氨酸和四氢叶酸。维生素B12 与循环叶酸结合，进入生长的红细胞；将叶酸保留在这些细胞中. 维生素B12缺乏和这种反应的中断会导致巨幼红细胞性贫血的发展[1,3-5]。
微生物合成是商业生产维生素 B12 的唯一来源。没有其他已知的来源或合成方法可以产生B12维生素。 维生素B12是在正常的微生物代谢过程中产生的[2]。1948年，Rickes 及其同事首次从放线菌Streptomyces griseus 中回收了活性结晶形式的B12[2]。目前，维生素 B12 的大规模工业生产是通过微生物发酵进行的，主要使用假单胞菌、谢尔曼丙酸杆菌或苜蓿中华根瘤菌[2]。 然而，这些菌株有几个缺点，例如发酵周期长、培养基要求复杂且昂贵，以及缺乏适合菌株工程的遗传系统。 迄今为止，对这些生产者的大部分研究都集中在传统策略上，例如随机诱变和发酵过程优化，对代谢工程的研究有限。近年来，越来越多的研究者开始在大肠杆菌中构建生产维生素B12的代谢途径[2]。
1.O'Leary F, Samman S: Vitamin B12 in health and disease. Nutrients. 2010 Mar;2(3):299-316.
2.Fang H, Jie K, Zhang D. Microbial production of vitamin B12: A review and future perspectives[J]. Microbial Cell Factories, 2017, 16(1).
3.Scott JM: Folate and vitamin B12. Proc Nutr Soc. 1999 May;58(2):441-8.
4.Birn H: The kidney in vitamin B12 and folate homeostasis: characterization of receptors for tubular uptake of vitamins and carrier proteins. Am J Physiol Renal Physiol. 2006 Jul;291(1):F22-36.
5.Sharabi A, Cohen E, Sulkes J, Garty M: Replacement therapy for vitamin B12 deficiency: comparison between the sublingual and oral route. Br J Clin Pharmacol. 2003 Dec;56(6):635-8.