[發(fā)明專利]一種具有抗Cd2+和抗Cu2+功能的基因DvCRP1、其編碼蛋白及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010201434.X
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN101921778A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋任濤;許政暟;孟祥宗
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/31
• 分類號(hào): C12N15/31;C12N15/10;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C07K14/405
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉具有抗鎘和抗銅功能的基因DvCRP1、其編碼蛋白質(zhì)及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，重金屬污染日趨嚴(yán)重。重金屬污染引發(fā)的環(huán)境和健康問題在許多國家都有報(bào)道。鎘(Cd²⁺)是生物毒性最強(qiáng)的重金屬之一，而且Cd²⁺在環(huán)境中的化學(xué)活性強(qiáng)、移動(dòng)性大、毒性持久。自上世紀(jì)20年代起，由于采礦、冶煉、電鍍、化工等行業(yè)的快速發(fā)展及其廢水的排放，導(dǎo)致水體和土壤Cd²⁺污染日益嚴(yán)重。水體和土壤中污染的Cd²⁺易被水體生物和高等植物吸收和積累，影響它們的生長及代謝，造成農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)下降及生態(tài)環(huán)境的破壞。更嚴(yán)重的是水體和土壤中的Cd²⁺容易通過食物鏈的富集作用進(jìn)入人體，對人類健康造成嚴(yán)重的危害。

環(huán)境Cd²⁺污染的生物修復(fù)是一種新興的綠色環(huán)境治理技術(shù)，具有很大的應(yīng)用潛力。該技術(shù)主要利用對Cd²⁺耐性強(qiáng)、吸收和富集量大的生物體(如高等植物和微生物)來降低環(huán)境中Cd²⁺的含量，以達(dá)到修復(fù)的目的。從長遠(yuǎn)來看，生物修復(fù)技術(shù)的長足進(jìn)步將依賴于Cd²⁺耐受和積累關(guān)鍵基因的鑒定和克隆，并通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育一批高耐受、高積累Cd²⁺的生物新品種。

研究發(fā)現(xiàn)很多綠藻對Cd²⁺具有很高的耐受性，如硅藻(Phaeodactylum?tricornutum)可以耐受超過400μM的Cd²⁺，而萊茵衣藻(Chlamydomonas?reinhardtii)也可以耐受200μM以上的Cd²⁺；另外很多綠藻還具有很強(qiáng)的吸附和積累Cd²⁺的能力，因此綠藻在治理水體Cd²⁺污染方面被公認(rèn)為具有很好的應(yīng)用前景。此外，綠藻特異耐Cd²⁺基因的克隆可為Cd²⁺污染的生物修復(fù)技術(shù)提供優(yōu)良基因資源。

鹽藻(Dunaliella)(又稱杜氏鹽藻)是一種生存于極端環(huán)境下的真核單細(xì)胞綠藻，對鹽脅迫具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，研究表明鹽藻對Cd²⁺也具有較強(qiáng)的耐受性(Tsuji?et?al.，2002，2003)。但對鹽藻的研究缺乏轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，不能通過成熟的遺傳學(xué)方法進(jìn)行研究。

利用酵母的功能互補(bǔ)系統(tǒng)克隆外源基因是一個(gè)非常有效的手段，因?yàn)榻湍甘钦婧松锘虻膬?yōu)良表達(dá)系統(tǒng)，具有高效的轉(zhuǎn)化方法，而且酵母有可供篩選的豐富突變體。由于這一方法通過功能互補(bǔ)進(jìn)行篩選，因而具有高效、直接、目的性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是通過該方法可以篩選到與酵母突變基因不同源的新基因。植物很多抗Cd²⁺基因是通過這一方法被克隆的，如擬南芥的AtPCS1和AtPcr1、小麥的TaPCS1、TaTM20和TaHsfA4a及遏藍(lán)菜的TcHMA4等。

因此，利用酵母功能互補(bǔ)系統(tǒng)從鹽藻中分離抗鎘基因是一個(gè)非常有效的手段，將有可能從鹽藻中篩選獲得新的抗鎘基因，從而為提高生物體抗鎘能力、增加生物體內(nèi)鎘的積累量的基因工程提供優(yōu)良基因資源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供了一種從極端生物鹽藻(Dunaliella?viridis)中分離出來的具有抗Cd²⁺和抗Cu²⁺功能的基因DvCRP1。

本發(fā)明的目的之二在于提供該基因的編碼蛋白。

本發(fā)明的目的之三在于提供該基因在提高生物體抗鎘和抗銅能力中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的之四在于提供該基因在增加生物體內(nèi)鎘和銅的積累量方面的應(yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有抗Cd²⁺和抗Cu²⁺功能的基因DvCRP1，其特征在于該基因具有下列核苷酸序列之一：

1)具有SEQ?ID?NO：1所示的堿基序列；

2)與SEQ?ID?NO：1所限定的核酸序列具有95％以上的同源性，且編碼相同生物學(xué)功能蛋白質(zhì)的DNA序列。

一種根據(jù)權(quán)利要求1所述DvCRP1基因編碼的蛋白，其特征在于該蛋白具有下列氨基酸序列之一：

1)具有SEQ?ID?NO：2所示的氨基酸序列；

2)通過將SEQ?ID?NO：2的氨基酸殘基序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而產(chǎn)生的衍生蛋白質(zhì)的氨基酸序列，該衍生蛋白質(zhì)與SEQ?ID?NO：2的蛋白具有相同的生物學(xué)功能。