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1、10申请公布号CN102021156A43申请公布日20110420CN102021156ACN102021156A21申请号201010506907722申请日20101014C12N9/24200601C12N15/56200601C12N15/63200601C12N1/15200601C12N1/19200601C12N1/21200601C12N5/10200601C12P19/1420060171申请人广西科学院地址530007广西壮族自治区南宁市大岭路98号广西科学院科技发展大厦1115房72发明人庞浩裴建新左文朴黄日波黄志民黎贞崇74专利代理机构广西南宁汇博专利代理有限公司45。
2、114代理人邓晓安54发明名称蔗糖水解酶的突变体及其应用57摘要本发明涉及一种蔗糖水解酶的突变体SINV2,其特征在于含有SEQIDNO1的氨基酸序列。这个突变体酶相对于突变前的酶具有中性的最适PH值和更高的水解蔗糖的功能。本发明含涉及该蔗糖水解酶突变体SEQIDNO1在降解蔗糖中的应用。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页序列表2页附图1页CN102021170A1/2页21一种蔗糖水解酶突变体,其特征在于具有SEQIDNO1氨基酸序列1序列特征I长度466氨基酸II类型多肽III链型单链IV几何结构立体2分子类型蛋白质3序列描述PHEARG。
3、PROGLYPHEHISPHETHRPROGLUTYRGLYTRPMETASN151015ASPPROASNGLYLEUVALTYRLEUASPGLYGLUTYRHISLEUPHE16202530TYRGLNTYRASNPROTYRGLYASNARGTRPGLYASNMETHISTRP31354045GLYHISALAVALSERTHRASPLEUTHRSERTRPTHRTYRLEUPRO46505560THRALAILEGLUPROASPLYSLEUGLYASPILEPHESERGLYSER61657075ALAVALVALASPSERTHRASNSERALAGLYPHEGLYLYSASNA。
4、LA76808590LEUILEALAILETYRTHRALAASNGLYALATHRGLNGLNGLNCYS9195100105ILEALATYRSERILEASPLYSGLYARGTHRPHETHRLYSTYRGLU106110115120LYSASNPROVALLEUPROASNPROGLYILELYSASPPHEARGASP121125130135PROLYSVALHISTRPASNGLUGLNALALYSGLNTRPVALMETALA136140145150LEUALATHRGLNGLNTHRILETHRPHEPHEGLYSERPROASPLEU151155160165LYSASNT。
5、RPTHRARGLEUSERGLUPHEGLYLYSASNTYRGLYALA166170175180HISGLYGLYVALTRPGLUCYSPROASPLEUPHEPROLEUGLUPHE181185190195GLUGLYLYSTHRLYSTRPVALLEULEUVALSERILEASNPROGLY196200205210GLYPROASNGLYGLYSERALATHRGLNTYRPHEILEGLYASPPHE211215220225ASPGLYLYSTHRPHESERALAASPPROLEUPROTYRPROLEUTRP权利要求书CN102021156ACN102021170A2/2页3。
6、226230235240VALASPTYRGLYARGASPASPTYRALAGLYVALTHRPHESERASN241245250255ILEGLYLYSASNASPGLYARGARGILEPHEMETGLYTRPMETSER256260265270ASNTRPASPTYRALAASNASPVALPROTHRLYSSERPHEARGASN271275280285ALAMETTHRLEUPROARGGLULEULYSLEUALASERASNGLYGLN286290295300HISLEUILELEUTHRSERALAPROVALSERGLUVALTHRLYSLEU301305310315ARG。
7、GLYLYSSERGLYGLUTHRILEASNILELEUVALASNSERGLU316320325330LYSSERILETHRASNVALLEUGLNASPPHEASNGLYLYSPHEGLU331335340345LEUASNMETTHRILEGLNARGLYSASPALALYSVALTRPGLYPHE346350355360GLYLEULYSASNGLULEUGLYASPTYRLEUASNPHETHRPHEASP361365370375TRPGLUGLNLYSILELEULYSVALASPARGARGASNTHRGLYILE376380385390LYSGLUPHESERGLNLYS。
8、PHEALATHRGLUPROPHEALAPROLEU391395400405ALALYSHISASPSERTYRTHRILEARGLEUPHEMETASPLYSALA406410415420SERSERGLUILEPHEILEASNASPGLYGLUTHRVALLEUTHRASN421425430435LEUVALPHEPROSERGLNTHRTYRLYSSERLEUTHRPHEPHETHR436440445450ALAASNLYSPROTRPASNVALGLUASNLEULYSILEPHEGLUILE451455460465LYS。4662一种宿主细胞,其是含有权利要求1所述蔗糖水解酶突变。
9、体的原核细胞或真核细胞。3权利要求1所述的突变体蛋白质在蔗糖降解和对含蔗糖材料的处理中的应用。权利要求书CN102021156ACN102021170A1/6页4蔗糖水解酶的突变体及其应用技术领域0001本发明涉及一种蔗糖水解酶突变体,以及该突变体酶在蔗糖降解中的应用。背景技术0002蔗糖是植物中光合作用产生的可再生的碳水化合物,每年全球产量超过了5亿吨马尔克斯萨瓦亚亚克,蔗糖乙醇的中巴合作,商务周刊,2009,172。0003蔗糖水解酶DFRUCTOFURANOSIDEFRUCTOHYDROLASE,EC32126是一类把蔗糖水解成葡萄糖和果糖的水解酶。目前鉴定的蔗糖水解酶主要是来自植物和真。
10、菌如酵母和曲霉LAMMENSW,ETAL,2008,CRYSTALSTRUCTURESOFARABIDOPSISTHALIANACELLWALLINVERTASEMUTANTSINCOMPLEXWITHSUCROSEJMOLBIOL,377378385。蔗糖水解酶在生物体中具有不同的形式,根据最适PH值的范围不同被分为三类,酸性、中性、碱性LHS,ETAL,PRODUCTIONANDCHARACTERIZATIONOFATHERMOSTABLEEXTRACELLULARBETADFRUCTOFURANOSIDASEPRODUCEDBYASPERGILLUSOCHRACEUSWITHAGROIN。
11、DUSTRIALRESIDUESASCARBONSOURCESENZYMEANDMICROBIALTECHNOLOGY,20074215257。按照进化起源上,蔗糖水解酶可以分为两类,酸性蔗糖水解酶是一类;中性和碱性又是一类BOCOCKPN,ETAL,2008,EVOLUTIONANDDIVERSITYOFINVERTASEGENESINPOPULUSTRICHOCARPAPLANTA,227565576。酸性蔗糖水解酶是目前研究得最多的蔗糖水解酶,其中来自酿酒酵母的酸性蔗糖水解酶又是最受关注的GOOSENC,ETAL,2007,MOLECULARANDBIOCHEMICALCHARACTER。
12、IZATIONOFANOVELINTRACELLULARINVERTASEFROMASPERGILLUSNIGERWITHTRANSFRUCTOSYLATINGACTIVITYEUKARYOTCELL,6674681DELOSANGELESCALIXTOROMOM,ETAL,2008,EXPRESSION,PURIFICATIONANDIMMOBILIZATIONOFTHEINTRACELLULARINVERTASEINVA,FROMZYMOMONASMOBILISONCRYSTALLINECELLULOSEANDNYLON6JINDMICROBIOLBIOTECHNOL,3514551463。
13、;而中、碱性蔗糖水解酶由于纯化的难度以及酶蛋白不稳定,目前被研究的比较少ROITSCHT,ETAL,2004,FUNCTIONANDREGULATIONOFPLANTINVERTASESSWEETSENSATIONSTRENDSPLANTSCI,9606613。0004在食品工业许多产品的生产中,用于水解蔗糖的蔗糖水解酶的最适宜PH值通常是在中性的范围内的SERNASALDIVARSR,ETAL,2008,PRODUCTIONOFINVERTSYRUPFROMSUGARCANEJUICEUSINGIMMOBILIZEDINVERTASEUSPATENT7435564。目前,一些研究小组正在寻找。
14、各种方法以提高蔗糖水解酶的最适PH值。SANJAR等人通过方式将蔗糖酶固定,成功地将酵母蔗糖水解酶的最适PH值从50提高到60SANJARG,ETAL,2006,ENHANCEDPHANDTHERMALSTABILITIESOFINVERTASEIMMOBILIZEDONMONTMORILLONITEK10FOODCHEM,94573579。寻找适合于食品工业生产的新的中性蔗糖水解酶,提高水解蔗糖的速度,从而缩短发酵生产时间,对于降低利用蔗糖生产各种食品的生产成本具有十分重要的意义。发明内容0005本发明的目的是通过对蔗糖水解酶的改造,使之获得新的蔗糖水解酶突变体,说明书CN102021156。
15、ACN102021170A2/6页5这个突变体酶可用于蔗糖水解。0006本发明所述的新的蔗糖水解酶突变体SINV2SEQIDNO1,其是通过分子改造蔗糖水解酶基因INV2GENBANK序列号HQ267532而得到的,具体是通过缺失INV2分子上的前360个碱基,改造得到一个新的蔗糖水解酶突变体。这个蔗糖水解酶突变体和原酶相比,水解蔗糖的活性获得了1倍的提高,同时酶反应的最适PH值由酸性45变为中性60。0007SEQIDNO1的蛋白质是蔗糖水解酶突变体SINV2,由466个氨基酸组成。氨基酸序列如下0008序列特征0009长度466氨基酸0010类型多肽0011链型单链0012几何结构立体00。
16、13分子类型蛋白质0014序列描述0015PHEARGPROGLYPHEHISPHETHRPROGLUTYRGLYTRPMETASN00161510150017ASPPROASNGLYLEUVALTYRLEUASPGLYGLUTYRHISLEUPHE0018162025300019TYRGLNTYRASNPROTYRGLYASNARGTRPGLYASNMETHISTRP0020313540450021GLYHISALAVALSERTHRASPLEUTHRSERTRPTHRTYRLEUPRO0022465055600023THRALAILEGLUPROASPLYSLEUGLYASPILEPHES。
17、ERGLYSER0024616570750025ALAVALVALASPSERTHRASNSERALAGLYPHEGLYLYSASNALA0026768085900027LEUILEALAILETYRTHRALAASNGLYALATHRGLNGLNGLNCYS002891951001050029ILEALATYRSERILEASPLYSGLYARGTHRPHETHRLYSTYRGLU00301061101151200031LYSASNPROVALLEUPROASNPROGLYILELYSASPPHEARGASP00321211251301350033PROLYSVALHISTRPASNGLUG。
18、LNALALYSGLNTRPVALMETALA00341361401451500035LEUALATHRGLNGLNTHRILETHRPHEPHEGLYSERPROASPLEU00361511551601650037LYSASNTRPTHRARGLEUSERGLUPHEGLYLYSASNTYRGLYALA0038166170175180说明书CN102021156ACN102021170A3/6页60039HISGLYGLYVALTRPGLUCYSPROASPLEUPHEPROLEUGLUPHE00401811851901950041GLUGLYLYSTHRLYSTRPVALLEULEUVAL。
19、SERILEASNPROGLY00421962002052100043GLYPROASNGLYGLYSERALATHRGLNTYRPHEILEGLYASPPHE00442112152202250045ASPGLYLYSTHRPHESERALAASPPROLEUPROTYRPROLEUTRP00462262302352400047VALASPTYRGLYARGASPASPTYRALAGLYVALTHRPHESERASN00482412452502550049ILEGLYLYSASNASPGLYARGARGILEPHEMETGLYTRPMETSER00502562602652700051ASNTR。
20、PASPTYRALAASNASPVALPROTHRLYSSERPHEARGASN00522712752802850053ALAMETTHRLEUPROARGGLULEULYSLEUALASERASNGLYGLN00542862902953000055HISLEUILELEUTHRSERALAPROVALSERGLUVALTHRLYSLEU00563013053103150057ARGGLYLYSSERGLYGLUTHRILEASNILELEUVALASNSERGLU00583163203253300059LYSSERILETHRASNVALLEUGLNASPPHEASNGLYLYSPHEGLU。
21、00603313353403450061LEUASNMETTHRILEGLNARGLYSASPALALYSVALTRPGLYPHE00623463503553600063GLYLEULYSASNGLULEUGLYASPTYRLEUASNPHETHRPHEASP00643613653703750065TRPGLUGLNLYSILELEULYSVALASPARGARGASNTHRGLYILE00663763803853900067LYSGLUPHESERGLNLYSPHEALATHRGLUPROPHEALAPROLEU00683913954004050069ALALYSHISASPSERTYRTH。
22、RILEARGLEUPHEMETASPLYSALA00704064104154200071SERSERGLUILEPHEILEASNASPGLYGLUTHRVALLEUTHRASN00724214254304350073LEUVALPHEPROSERGLNTHRTYRLYSSERLEUTHRPHEPHETHR00744364404454500075ALAASNLYSPROTRPASNVALGLUASNLEULYSILEPHEGLUILE00764514554604650077LYS。说明书CN102021156ACN102021170A4/6页700784660079本发明还涉及含有本发明蔗糖。
23、水解酶突变体的宿主。0080本发明所述的新的蔗糖水解酶突变体,该突变体酶在蔗糖的降解中具有广泛的用途。0081其特殊在于它的最适PH变为中性同时水解蔗糖的能力提高1倍,该突变体蛋白质可用于蔗糖的降解。0082本发明所述的新的蔗糖水解酶突变体的制备方法包括蔗糖水解酶基因的克隆、蔗糖水解酶突变体基因的获得、蔗糖水解酶突变体基因的表达和纯化以及蔗糖水解酶突变体水解蔗糖酶活的测定等步骤,具体如下00831蔗糖水解酶基因INV2的克隆0084使用上游引物INV15CACTCATGATGCACCACCACCACCACCACAATAGACAGATGAATCCAGGTC3包含一个PAGI酶切位点和一个6XHI。
24、S标签在5末端和下游引物INV25CACCTGCAGACGATGATTTCACAGATGCAAGC3包含一个PSTI酶切位点,通过聚合酶链式反应PCR扩增蔗糖水解酶基因INV2,用限制性内切酶PAGI和PSTI酶切蔗糖水解酶基因INV2后,插入到经NCOI和PSTI酶切的表达载体PSE380进行连接。获得的重组质粒命名为PSEINV2。00852蔗糖水解酶突变体基因SINV2的获得0086SINV2基因是根据INV2基因序列信息从INV2基因的361位碱基开始设计引物来进行改造。以1中构建的PSEINV2为模板,使用上游引物SINV5CACTCATGATGCACCACCACCACCACCACT。
25、TTCGACCTGGATTTCATTTC3包含一个PAGI酶切位点和一个6XHIS标签在5末端和下游引物INV2进行PCR,PCR反应程序第一步952分钟;第二步进行30个循环,循环为9810秒,5415秒,7215分钟;第三步7210分钟。PCR产物用限制性内切酶PAGI和PSTI酶切后,插入到经NCOI和PSTI酶切的表达载体PSE380,转化到XL1BLUE感受态细胞CACL2化学法转化。然后进行DNA测序分析确定正确的转化子。00873蔗糖水解酶突变体基因SINV2的表达和表达产物的纯化0088将含有质粒PSESINV2的重组大肠杆菌菌株接种、培养基、超声波破胞、离心、纯化、层析、洗脱。
26、,收集洗脱的蛋白质溶液,验证,发现有一条目的大小的蛋白质条带。00894蔗糖水解酶突变体SINV2水解蔗糖酶活的测定0090将蔗糖水解酶突变体SINV2纯化物,加入DNS溶液溶解,加入试剂混合,放置沸水中反应,室温冷却,用分光光度计测吸光度OD600。利用吸光度测定值来计算酶活。0091将获得的突变前的INV2和突变后的SINV2的酶活和最适PH的实验数据作图。结果发现蔗糖水解酶突变体SINV2的最适PH值由45提高到60,同时水解蔗糖的酶活提高1倍。具体实施方式0092下述实施方法是为了更好的解释本发明,而不应该被解释为限制本发明的目的。说明书CN102021156ACN102021170A。
27、5/6页80093在本发明的实施例中所用到的材料包括大肠杆菌ESCHERICHIACOLI株系XL1BLUE购自TAKARA公司;载体为购自INTRIVOGEN公司的表达载体PSE380;购自INTRIVOGEN公司的NINTA蛋白质组氨酸纯化介质;购自TAKARA、MBI的限制性内切酶、修饰酶。0094下面将通过实施例对本发明作详细描述00951蔗糖水解酶基因INV2的克隆0096使用上游引物INV15CACTCATGATGCACCACCACCACCACCACAATAGACAGATGAATCCAGGTC3包含一个PAGI酶切位点和一个6XHIS标签在5末端和下游引物INV25CACCTGCA。
28、GACGATGATTTCACAGATGCAAGC3包含一个PSTI酶切位点,通过聚合酶链式反应PCR扩增蔗糖水解酶基因INV2,用限制性内切酶PAGI和PSTI酶切蔗糖水解酶基因INV2后,插入到经NCOI和PSTI酶切的表达载体PSE380进行连接。获得的重组质粒命名为PSEINV2。00972蔗糖水解酶突变体基因SINV2的获得0098SINV2基因是根据INV2基因序列信息从INV2基因的361位碱基开始设计引物来进行改造。以1中构建的PSEINV2为模板,使用上游引物SINV5CACTCATGATGCACCACCACCACCACCACTTTCGACCTGGATTTCATTTC3包含一个。
29、PAGI酶切位点和一个6XHIS标签在5末端和下游引物INV2进行PCR,PCR反应程序第一步952分钟;第二步进行30个循环,循环为9810秒,5415秒,7215分钟;第三步7210分钟。PCR产物用限制性内切酶PAGI和PSTI酶切后,插入到经NCOI和PSTI酶切的表达载体PSE380,转化到XL1BLUE感受态细胞CACL2化学法转化。转化产物克隆送交上海生物工程有限公司进行DNA测序分析确定正确的转化子。00993蔗糖水解酶突变体基因SINV2的表达和表达产物的纯化0100将含有质粒PSESINV2的重组大肠杆菌XL1BLUE菌株接种到20ML含氨苄青霉素100G/ML的LB培养基。
30、中,37振荡培养,待OD600为06时,加入IPTG终浓度为1MMOL/L30诱导10小时。11000转离心3MIN,收集菌体,用4ML裂解缓冲液50MMOL/LNAH2PO4,300MMOL/LNACL,10MMOL/L咪唑,PH80重悬菌体,超声波破胞9MIN。12000转离心10MIN,取上清进行后面的蛋白质纯化。按每4ML上清液加入1ML50的镍亲和层析胶体,在4用200转摇60分钟,把混合物灌注到柱子,收集流出物。加1ML冲洗缓冲液50MMOL/LNAH2PO4,300MMOL/LNACL,20MMOL/L咪唑,PH80到柱子里,缓慢搅拌,收集流出物。重复冲洗步骤4次。加入洗脱缓冲液。
31、50MMOL/LNAH2PO4,300MMOL/LNACL,250MMOL/L咪唑,PH80洗脱蛋白质。收集洗脱的蛋白质溶液,用变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳SDSPAGE验证,发现有一条目的大小的蛋白质条带。01014蔗糖水解酶突变体SINV2水解蔗糖酶活的测定0102取5L蔗糖水解酶突变体SINV2纯化物,加入500L1W/V蔗糖溶于PH70、100MMOL/L的磷酸缓冲液中溶液混合,在45作用30分钟后,加入1MLDNS溶液DNS试剂配制称取1克氢氧化钠用约40ML双蒸水溶解,再称取1克二硝基水杨酸、02克苯酚、005克无水亚硫酸钠、20克四水酒石酸钾钠,将其溶解于约30ML双蒸水中,两种溶液。
32、混合,定容到100ML。,放置沸水中反应5分钟,室温冷却,用分光光说明书CN102021156ACN102021170A6/6页9度计测吸光度OD600。利用吸光度测定值来计算酶活。0103将获得的突变前的INV2和突变后的SINV2的酶活和最适PH的实验数据作图。结果发现蔗糖水解酶突变体SINV2的最适PH值由45提高到60,同时水解蔗糖的酶活提高1倍。附图说明0104图1是蔗糖水解酶突变体SINV2纯化物的SDSPAGE图。0105图2是蔗糖水解酶突变前后INV2和SINV2酶活及最适PH的比较图。0106从图1了解到,蔗糖水解酶突变体SINV2纯化物的分子量为51KDA。0107从图2了。
33、解到,蔗糖水解酶突变前后INV2和SINV2酶活发生了显著的变化突变后SINV2的酶活是突变前INV2的2倍;突变前最适PH为酸性45,突变后最适PH为中性6。提高水解蔗糖的速度,从而缩短发酵生产时间,对于降低利用蔗糖生产各种食品的生产成本具有十分重要的意义。说明书CN102021156ACN102021170A1/2页10序列表0001广西科学院0002蔗糖水解酶的突变体及其应用000310004PATENTINVERSION330005100065860007PRT0008土壤未培养微生物000910010PHEARGPROGLYPHEHISPHETHRPROGLUTYRGLYTRPMET。
34、ASN00111510150012ASPPROASNGLYLEUVALTYRLEUASPGLYGLUTYRHISLEUPHE0013162025300014TYRGLNTYRASNPROTYRGLYASNARGTRPGLYASNMETHISTRP0015313540450016GLYHISALAVALSERTHRASPLEUTHRSERTRPTHRTYRLEUPRO0017465055600018THRALAILEGLUPROASPLYSLEUGLYASPILEPHESERGLYSER0019616570750020ALAVALVALASPSERTHRASNSERALAGLYPHEGLYLYS。
35、ASNALA0021768085900022LEUILEALAILETYRTHRALAASNGLYALATHRGLNGLNGLNCYS002391951001050024ILEALATYRSERILEASPLYSGLYARGTHRPHETHRLYSTYRGLU00251061101151200026LYSASNPROVALLEUPROASNPROGLYILELYSASPPHEARGASP00271211251301350028PROLYSVALHISTRPASNGLUGLNALALYSGLNTRPVALMETALA00291361401451500030LEUALATHRGLNGLNTHRIL。
36、ETHRPHEPHEGLYSERPROASPLEU00311511551601650032LYSASNTRPTHRARGLEUSERGLUPHEGLYLYSASNTYRGLYALA00331661701751800034HISGLYGLYVALTRPGLUCYSPROASPLEUPHEPROLEUGLUPHE00351811851901950036GLUGLYLYSTHRLYSTRPVALLEULEUVALSERILEASNPROGLY序列表CN102021156ACN102021170A2/2页1100371962002052100038GLYPROASNGLYGLYSERALATHRGLN。
37、TYRPHEILEGLYASPPHE00392112152202250040ASPGLYLYSTHRPHESERALAASPPROLEUPROTYRPROLEUTRP00412262302352400042VALASPTYRGLYARGASPASPTYRALAGLYVALTHRPHESERASN00432412452502550044ILEGLYLYSASNASPGLYARGARGILEPHEMETGLYTRPMETSER00452562602652700046ASNTRPASPTYRALAASNASPVALPROTHRLYSSERPHEARGASN00472712752802850048AL。
38、AMETTHRLEUPROARGGLULEULYSLEUALASERASNGLYGLN00492862902953000050HISLEUILELEUTHRSERALAPROVALSERGLUVALTHRLYSLEU00513013053103150052ARGGLYLYSSERGLYGLUTHRILEASNILELEUVALASNSERGLU00533163203253300054LYSSERILETHRASNVALLEUGLNASPPHEASNGLYLYSPHEGLU00553313353403450056LEUASNMETTHRILEGLNARGLYSASPALALYSVALTRPGLY。
39、PHE00573463503553600058GLYLEULYSASNGLULEUGLYASPTYRLEUASNPHETHRPHEASP00593613653703750060TRPGLUGLNLYSILELEULYSVALASPARGARGASNTHRGLYILE00613763803853900062LYSGLUPHESERGLNLYSPHEALATHRGLUPROPHEALAPROLEU00633913954004050064ALALYSHISASPSERTYRTHRILEARGLEUPHEMETASPLYSALA00654064104154200066SERSERGLUILEPHEILEASNASPGLYGLUTHRVALLEUTHRASN00674214254304350068LEUVALPHEPROSERGLNTHRTYRLYSSERLEUTHRPHEPHETHR00694364404454500070ALAASNLYSPROTRPASNVALGLUASNLEULYSILEPHEGLUILE00714514554604650072LYS0073466序列表CN102021156ACN102021170A1/1页12图1图2说明书附图CN102021156A。