一种嗜热酮还原酶突变体、编码基因及其应用
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-05-09 10:19:28
本发明提供了一种嗜热酮还原酶突变体、编码基因、重组载体及其应用。所述突变体由SEQ?ID?No.1所示氨基酸序列经点突变得到,所述点突变为:第21位突变为亮氨酸,和/或第118位突变为组氨酸或谷氨酸。本发明的有益效果主要体现在:本发明提供了一种嗜热酮还原酶突变体,突变特定位置的氨基酸生成的突变体同野生型酶相比,在热稳定性和催化活性相当的前提下,提高了反应产物的旋光选择性。
酮还原酶的基因突变具有能够催化底物生成旋光纯产物。而定点的选择可依赖于蛋白的晶体结构图谱,分子同源建模,化学分子量分析,分子生物学和蛋白化学技术的基础上进行参考分析。这些选择出来的特殊氨基酸位置是影响该酶催化特性的重要因素,可通过 X- 射线晶体图谱结构上确定,在本发明酮还原酶中的突变位点包括 Trp21,Trp86,Pro87,Trp118。本发明的有益效果主要体现在 :本发明提供了一种嗜热酮还原酶突变体,突变特定位置的氨基酸生成的突变体同野生型酶相比,在热稳定性和催化活性相当的前提下,提高了反应产物的旋光选择性。
生物学上,手性产物的生成可经过化学与酶的催化,不对称还原,多步反应合成。其中,生物催化的不对称还原在理论上说,在温和的条件下可以使产物对映选择性达到99%。然而,在本发明中超嗜热菌海栖热袍菌表达的蛋白 Tm 酶活反应初始时并不能使产物的单一构型达到理想值,需要在同源建模、分子模拟和化学分子量分析等基础上,对酶进行理性设计,定点突变,以期望能生成有效的生物催化酶。目前越来越多的药物或其中间体是通过一种生物酶催化合成的方式,而非化学合成。很明显,酶催化相比于传统的化学合成有极大的优势 :1,生物反应中可避免有毒的反应试剂或溶剂 ;2,酶具有高效率、底物特异性等特点,使得在反应中保护抗体的羰基团 ;3,避免了包括消旋化等在内的副反应。很多的文献和专利中都报道了关于酮还原酶催化还原含酮基底物生成羟基化的产物,使反应变得高效率,具有底物特异性或旋光纯选择性等优势。也有相关研究如 :提取于橘青霉的酮脂还原酶(ker),用于催化 4- 溴 -3- 氧基丁酸生成高纯度的(S-)4- 溴 -3- 羟基丁酸,酶活稳定性低,一般在 30℃热浴 6h 后酶活降低到初始酶活的 15%。为了提高稳定性,易错聚合酶链式反应随机突变,然后对突变体进行高通量的筛选,最终获得热稳定性提高的单突变体,它们分别是在其特定氨基酸序列中 54 位的亮氨酸被谷氨酰胺取代成的单突变体,氨基酸序列中 245 位的精氨酸被赖氨酸取代成的单突变体,和氨基酸序列中 271 位置的天冬酰胺被天冬氨酸取代成的单突变体酶,尤其是氨基酸序列中 54 位的亮氨酸被谷氨酰胺取代的突变体酶在 30℃热浴 6h 后,活性提高到初始酶活的 62%,突变后的效果非常显著。
陈振明, 男, 1971年生,浙江东阳人,致力于生物技术产业化的研究和应用。
实验室具备系统的酶工程技术应用开发能力,和中国工程院院士及多家医药上市公司有过成功的项目合作,2018年获得医药产业之都台州市政府的500精英B类资助。
1989年9月-1993年6月, 四川大学生物工程系微生物学专业,学士
1993年9月-1996年6月,浙江农业大学动物科学学院,硕士
1997年9月-2000年7月,浙江大学生物技术研究所,博士
2000年7月-2002年4月,2005年8月-2008年6月,浙江工业大学生物与环境工程学院,任教
2002年4月-2005年7月,美国弗吉尼亚州大学微生物系,博士后
2008年7月-现在,杭州师范大学,科研
为了研发该成果,团队成员投入了大量人力和物力,并且取得了一定收益,对于技术上存在的缺陷,团队成员会加以完善和修正,此发明对于显著提高人民生活水平,提高我国经济发展实力与科技力量,推动科技进步提高都有极大且及其重要的意义。
技术合作,遣派学者专家到国外或者其他地区的高校,研究机构或者生产企业与对方的学者,专家合作进行研究设计,或者双方学者,专家轮流到对方学校,研究机构或者企业进行研究。