脂肪酶變體Ala36Ser/Asp49His/Ala52Val/Asn55Asp的制作方法

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脂肪酶變體Ala36Ser/Asp49His/Ala52Val/Asn55Asp的制造方法與工藝

本發(fā)明涉及基因工程領域，具體涉及脂肪酶突變體ala36ser/asp49his/ala52val/asn55asp及其基因和應用。

背景技術：

脂肪酶(ec3.1.1.3)全稱三?；视王Ｋ饷福瑢儆讦?β折疊酶家族，是一種絲氨酸水解酶。脂肪酶不僅可以在油水界面上催化天然底物油脂水解，釋放更少酯鍵的甘油酯或甘油及脂肪酸，而且在非水相體系中脂肪酶還可催化酸解、轉酯和酯合成等反應。工業(yè)飼料用脂肪酶主要來源于微生物，微生物分泌的脂肪酶具有較廣的作用ph值和作用溫度。隨著酶催化技術的不斷推廣，酶制劑的應用條件也越來越嚴格，如高溫、強酸強堿等特殊條件。脂肪酶作為一種重要的酶種被廣泛地應用到食品加工、飼料、洗滌、醫(yī)藥等領域。油脂加工和飼料制粒等工藝通常需在較高溫度下進行，熱穩(wěn)定性差的脂肪酶在上述工藝中易失活變性，因此開發(fā)高熱穩(wěn)定性脂肪酶一直是學術和產(chǎn)業(yè)界努力的目標。

為了得到更優(yōu)的酶制劑，一方面可以從自然界篩選合適的酶基因，另一個途經(jīng)就是將現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化的酶蛋白通過分子生物學技術進行改造，以適應不同產(chǎn)業(yè)的需求。現(xiàn)今改造酶蛋白的策略主要有兩個，其一是非理性設計，通過隨機突變改造酶的基因，再根據(jù)特定的改造目的，篩選出更符合其作用條件的酶蛋白。此策略優(yōu)點是無須深入研究酶的結構和作用機理，但需要極大的工作量去完成篩選，效率偏低。

有文獻報道科學家從突尼斯南部火山地區(qū)分離得到一株嗜熱裸足菌，其分泌脂肪酶具有較好的耐熱性，70℃處理1h后剩余50％酶活。畢赤酵母培養(yǎng)條件簡單、易于工業(yè)化生產(chǎn)且高效分泌表達外源蛋白，已成功表達多個外源源脂肪酶。本發(fā)明利用畢赤酵母高效分泌表達嗜熱裸足菌來源的脂肪酶，并以嗜熱裸足菌脂肪酶基于為模板，通過定點突變技術獲得熱穩(wěn)定性顯著提高的脂肪酶突變體。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供高熱穩(wěn)定性的脂肪酶ttl。所述高熱穩(wěn)定性脂肪酶ttl，是由親本脂肪酶ttl進行定點突變，獲得的脂肪酶突變體。用于表達所述脂肪酶的突變體的表達載體為ppiczαa和ppic9k；用于所述表達載體轉化的宿主細胞是畢赤酵母x33和gs115。所述脂肪酶突變體為：ttl-ala36ser/asp49his/ala52val/asn55asp。

野生型的脂肪酶基因全長825個堿基(seqidno.1)及其編碼的274個氨基酸(seqidno.2)

seqidno.1

tctccagtcagacgtgaggtttctcaggacttgttcgaccagtttaatttgttcgctcagtactctgctgctgcctactgtgccaagaataacgatgccccagctggtgctaacgttacctgtagaggttccatctgcccagaggttgagaaggctgacgccaccttcttgtactctttcgaggactctggagttggtgacgttaccggtttcttggctttggacaacaccaacagattgatcgtcttgtctttccgtggttcccgttcccttgagaattggatcggtaacattaatttggatttgaagggtatcgacgacatctgctctggttgcaagggacacgatggtttcacctcctcttggagatccgttgccaacaccttgacccaacaggttcagaacgccgttagagagcatccagactaccgtgtcgtcttcactggtcactctttgggtggtgctttggctaccgttgctggtgcctctttgagaggtaacggttacgacatcgacgttttctcctacggtgctcctcgtgttggtaacagagccttcgctgtcttcttgaccgctcagaccggtggtaccttgtacagaatcacccataccaacgatatcgtcccacgtttgccaccaagagagcttggatactcccactcttccccagagtactggatcacctccggtactttggttccagttaccaagaacgatattgttaaggttgagggaattgactccaccgacggtaacaaccagccaaataccccagacattgctgcccacttgtggtacttcggtttgattggtacttgtttgtaa

seqidno.2

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突變后脂肪酶基因全長825個堿基(如核苷酸序列seqidno.3所示)，其編碼的274個氨基酸(如氨基酸序列seqidno.4所示)。

seqidno.3

tctccagtcagacgtgaggtttctcaggacttgttcgaccagtttaatttgttcacccagtactctgctgctgcctactgtgccaagaataaccacgccccagtcggtgctgacgttacctgtagaggttctatctgcccagaggttgagaaggctgacgccaccttcttgtactctttcgaggactctggagttggtgacgttaccggtttcttggctttggacaacaccaacagattgatcgtcttgtctttccgtggttcccgttcccttgagaattggatcggtaacattaatttggatttgaagggtatcgacgacatctgctctggttgcaagggacacgatggtttcacctcctcttggagatccgttgccaacaccttgacccaacaggttcagaacgccgttagagagcatccagactaccgtgtcgtcttcactggtcactctttgggtggtgctttggctaccgttgctggtgcctctttgagaggtaacggttacgacatcgacgttttctcctacggtgctcctcgtgttggtaacagagccttcgctgtcttcttgaccgctcagaccggtggtaccttgtacagaatcacccataccaacgatatcgtcccacgtttgccaccaagagagcttggatactcccactcttccccagagtactggatcacctccggtactttggttccagttaccaagaacgatattgttaaggttgagggaattgactccaccgacggtaacaaccagccaaataccccagacattgctgcccacttgtggtacttcggtttgattggtacttgtttgtaa

seqidno.4

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親本脂肪酶ttl在80℃水浴5min后剩余酶活為18.3％。本發(fā)明利用分子生物學技術定點突變脂肪酶ttl，獲得了熱穩(wěn)定性提高的脂肪酶突變體ttl-ala36ser/asp49his/ala52val/asn55asp。突變體ttl-ala36ser/asp49his/ala52val/asn55asp在80℃水浴5min后剩余酶活為31.2％，提高至親本脂肪酶的1.70倍。

附圖說明

圖1含ppiczαa-ttl的畢赤酵母x33重組菌50l罐發(fā)酵圖。

圖2發(fā)酵各時間段酶液的蛋白電泳圖。

圖3脂肪酶ttl的酶學性質圖。

圖4脂肪酶突變體的酶學性質圖

具體實施方式

為了增加脂肪酶的工業(yè)應用價值，本發(fā)明將脂肪酶基因ttl在畢赤酵母中進行表達，進一步研究此脂肪酶三維結構后，針對其關鍵特性的氨基酸突變以增進其熱穩(wěn)定性。以下將詳述本發(fā)明改造脂肪酶的方法及其所得到的改良的脂肪酶。

以下實施例中未作具體說明的分子生物學實驗方法，均參照《分子克隆實驗指南》(第三版)j.薩姆布魯克一書中所列的具體方法進行，或者按照試劑盒和產(chǎn)品說明書進行；所述試劑和生物材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。

實驗材料和試劑：

1、菌株與載體

大腸桿菌菌株topl0、畢赤酵母x33，gs115、載體ppiczαa，ppic9k，zeocin購自invitrogen公司。

2、酶與試劑盒

pcr酶，限制性內(nèi)切酶，質粒提取和凝膠純化試劑盒購自上海生工公司。

實施例1、脂肪酶ttl在畢赤酵母x33中的高效表達

1.將脂肪酶基因ttl作為目標基因，野生型的脂肪酶基因全長825個堿基(seqidno.1)及其編碼的274個氨基酸(seqidno.2)，利用限制性切酶ecori和xbai酶切后，構建到ppiczαa載體中得到表達載體ppiczαa-ttl，再將ppiczαa-ttl轉化top10感受態(tài)細胞，經(jīng)抗生素zeocin篩選后，得到陽性克隆。將上述重組表達載體用saci進行線性化，線性化后的重組載體電擊轉化畢赤酵母x33，得到畢赤酵母重組菌株轉化子。將上述重組菌單菌落進行高密度發(fā)酵培養(yǎng)。在發(fā)酵過程中的定時取樣測定酶活，脂肪酶的表達情況如圖1所示，發(fā)酵189h時脂肪酶酶活為31500u/ml。將上述發(fā)酵液中的脂肪酶通過硫酸銨分級沉淀、充分透析、再通過離子交換柱層析純化，將純化后的蛋白液進行12％sds－page檢測，結果如圖2。

2.脂肪酶活力測定采用橄欖油乳化液水解滴定法，酶活的定義為：脂肪酶在40℃、ph7.0條件下水解橄欖油乳化液產(chǎn)生1μmol/min脂肪酸所消耗的酶量，即為1個脂肪酶活力單位。脂肪酶熱處理采用水浴法，將酶液適當稀釋后置于玻璃試管中，在不同溫度水浴鍋(70℃～90℃)中保溫5min。

實施例2、脂肪酶ttl的酶學性質測定

1.脂肪酶ttl的最適反應溫度和熱穩(wěn)定性測定

在30℃～80℃下，以10℃為間隔，分別測定脂肪酶的活力，以50℃下的酶活力為對照，測定不同溫度下的相對酶活。結果如圖3(a)，脂肪酶作用的最適合溫度為50℃。將脂肪酶酶液置于玻璃試管中，在不同溫度下(70℃～90℃)熱處理5min，測定殘留脂肪酶活力，以未處理的酶活力為對照，熱處理后的酶活與之相比，即得到該溫度下剩余的相對酶活。結果如圖3(b)，80℃熱處理5min后脂肪酶剩余酶活為18.3％。

2.脂肪酶ttl的最適反應ph和ph穩(wěn)定性測定

在不同ph(3.0～9.0)的緩沖液體系中分別測定脂肪酶的酶活，以ph值7.0的酶活為對照，計算不同ph值下的相對酶活。結果如圖3(c)，脂肪酶作用的最適ph值為7.0。向上述不同ph的緩沖液體系中分別加入稀釋好的酶液，室溫處理2h，測定殘留脂肪酶活力，以未處理的酶活力為對照，計算該ph下剩余的相對酶活。測定結果如圖3(d)該酶的ph穩(wěn)定范圍較廣，在ph5.0～9.0范圍內(nèi)酶活穩(wěn)定。

實施例3、熱穩(wěn)定性提高的脂肪酶突變體ttl-ala36ser/asp49his/ala52val/asn55asp

1、以質粒ppiczαa-ttl-a36sd49ha52v為模板，分別以引物f1、pic-r和引物r1、pic-f進行pcr擴增，再將得到2個dna片段進行融合pcr，得到重組載體ppiczαa-ttl-a36sd49ha52vn55d。將上述重組載體轉化top10感受態(tài)細胞，經(jīng)抗生素zeocin篩選后，得到陽性克隆。將上述重組表達載體用saci進行線性化，線性化后的重組載體電擊轉化畢赤酵母x33，得到畢赤酵母重組菌株轉化子。突變后脂肪酶基因全長825個堿基，由此推導出274個氨基酸。

所用引物如下：

f1:5’-ccagctggtgctgatgttacctgtagaggt-3’

r1:5’-caggtaacatcagcaccagctggggcatc-3’

pic-f：5’-cttgcttgagaaggttttgggacgc-3’

pic-r：5’-cttggagcgaacgacctacaccgaa-3’

2、重組脂肪酶的最適反應溫度和熱穩(wěn)定性測定

在30℃～80℃下，以10℃為間隔，分別測定脂肪酶的活力，以50℃下的酶活力為對照，測定不同溫度下的相對酶活。結果如圖4(a)，脂肪酶作用的最適合溫度為50℃。將脂肪酶酶液在不同溫度(70℃～90℃)熱處理5min，測定殘留脂肪酶活力，以未處理的酶活力為對照，計算得到該溫度下剩余的相對酶活。結果如圖4(b)，80℃熱處理5min后脂肪酶剩余酶活為31.2％。

3、重組脂肪酶的最適反應ph和ph穩(wěn)定性測定

在不同ph(3.0～9.0)的緩沖液體系中分別測定脂肪酶的酶活，以ph值7.0的酶活為對照，測定不同ph值下的相對酶活。結果如圖4(c)所示：該脂肪酶作用的最適ph值為7.0。向上述不同ph的緩沖液體系中分別加入稀釋好的酶液，室溫處理2h，測定殘留脂肪酶活力，以未處理的酶活力為對照，處理后酶液的酶活與之相比，即得到該ph下剩余的相對酶活。測定結果如圖4(d)，該酶的ph穩(wěn)定范圍較廣，在ph5.0～9.0范圍內(nèi)酶活穩(wěn)定。

<110>廣東溢多利生物科技股份有限公司

<120>脂肪酶變體ala36ser/asp49his/ala52val/asn55asp

<160>4

<210>1

<211>825

<212>dna

<213>人工序列

<400>1

tctccagtcagacgtgaggtttctcaggacttgttcgaccagtttaatttgttcgctcag60

tactctgctgctgcctactgtgccaagaataacgatgccccagctggtgctaacgttacc120

tgtagaggttccatctgcccagaggttgagaaggctgacgccaccttcttgtactctttc180

gaggactctggagttggtgacgttaccggtttcttggctttggacaacaccaacagattg240

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