[發(fā)明專利]一種具有海藻多糖分解酶功能的蛋白及其編碼基因和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110165760.4
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102277340A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 丁宏標;岳明;喬宇;付海燕;陶正國;陳小兵;吳秀麗
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州立達爾生物科技股份有限公司;中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42;C12N15/56;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C12N15/11;C12P19/14;C12R1/84
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發(fā)明涉及一種具有海藻多糖分解酶功能的蛋白及其編碼基因和應用。

背景技術

世界海藻總產(chǎn)量達240萬噸，主要集中于亞洲，其中日本、中國和朝鮮半島的海藻產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的69％。我國擁有極豐富的海藻資源，其中經(jīng)濟海藻有510多種，包括了66種藍藻，226種紅藻，115種褐藻和103種綠藻。現(xiàn)已開發(fā)利用的經(jīng)濟藻類主要有褐藻門的海帶、馬尾藻、裙帶菜、巨藻等，紅藻門的紫菜、江蘺、麒麟菜等。

海藻成分復雜，營養(yǎng)豐富，據(jù)測定，每百克馬尾藻干品中含粗蛋白8.2g、脂肪0.1g、粗纖維9.8g、甘露醇17g、褐藻酸24g、鉀4.36g、鐵0.15g、碘0.34g、銅0.25mg、鋅2～10mg，還含有維生素A、B、C及微量硒、鈷、鉻等營養(yǎng)成分。開發(fā)海洋中豐富的海藻資源，可作為動物生產(chǎn)的新飼料來源，使其利于水生動物甚至牲畜的消化吸收，降低養(yǎng)殖成本。盡管近幾十年來我國的海藻工業(yè)有了長足的發(fā)展，但對于豐富的海藻資源和廣闊的市場潛力對海藻深加工產(chǎn)品的需求來說，仍有很大的差距。

褐藻細胞壁中存在的多糖聚合物海藻多糖，又稱褐藻膠。海藻多糖由β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古羅糖醛酸(G)為單體組合形成的線性高分子量聚合物，其結(jié)構(gòu)可以是單一糖醛酸聚合，也可以是兩種糖醛酸的隨機聚合而成。其具體結(jié)構(gòu)是由其來源的不同決定的，不同的海藻其G/M比不同。海藻多糖分解酶能催化斷裂海藻膠分子鏈，使其開裂成兩部分寡糖。海藻多糖分解酶通過單體之間的β-1，4-糖苷鍵的β-消去機制(β-eliminate)裂解海藻多糖的糖苷鍵；在產(chǎn)物的非還原性末端C4和C5位上產(chǎn)生含有4，5-不飽和雙鍵的寡聚糖醛酸，此單元在230～240nm有強烈的紫外吸收。一種海藻多糖的分子結(jié)構(gòu)見圖1(箭頭所示為海藻多糖分解酶作用位點)。

海藻多糖分解酶主要來自微生物和一些海洋動植物：微生物來源包括：銅綠假單胞菌Pseudomonas?aeruginosa、解藻朊酸弧菌Vibrio?alginolyticus?ATCC?17749、別單胞菌Alteromonas?sp、棕色固氮菌Azotobacter?vinelandii、褐球固氮菌Azotobacter?chroococcum、環(huán)狀芽孢桿菌Bacillus?circulans、棒狀桿菌Corynebacterium?sp、克里伯氏菌Klebsiella?aerogenes、Pseudoalteromonas?elyakovii、Sphingomonas?sp.A1等。海洋動植物包括：鮑魚abalone，Haliotis?discus?hannai、昆布屬褐藻、濱螺等。不同來源的海藻多糖分解酶的特性見表1。

表1不同來源的海藻多糖分解酶的特性

由于海藻寡糖具有很強的生物活性，對多種動植物、水生生物具有益生作用，以酶法降解海藻多糖為代表的生物降解有顯著優(yōu)勢，因此，海藻多糖分解酶的研究具有很高的酶學意義和應用價值。例如，在飼料中添加海藻寡糖，可以增強機體免疫力、抗菌、抗病毒、促生長等生物活性。實驗證明，寡糖在動物腸道內(nèi)能夠抑制大腸桿菌、梭狀芽孢桿菌等有害菌生長，并能夠被雙歧桿菌、乳酸桿菌等益生菌利用，從而調(diào)控動物胃腸道微生態(tài)環(huán)境，改善動物的消化道環(huán)境，降低動物腹瀉的發(fā)生率。海藻多糖分解酶作為一個高效的生物催化劑，能高效催化海藻底物生成有益寡糖，可以替代抗生素的多種功能，促進腸道益生環(huán)境的形成，抑制有害菌生長，而無抗藥性等副作用，為水產(chǎn)動物及牲畜、禽類提供了新的優(yōu)良飼料添加劑品種資源。褐藻多糖降解產(chǎn)物還具有多種醫(yī)學生物學活性，如降血脂、降血壓等保健作用。多種藥用功能的海洋生物寡糖，在醫(yī)藥領域里已經(jīng)發(fā)揮了重大作用，如寡聚甘露糖醛酸可用做抗腫瘤的輔助藥物，在放療和化療中保護可能被損傷的正常造血細胞；海藻寡糖在促進VEGF介導的內(nèi)皮細胞的增殖與趨化、抗艾滋病、抗老年癡呆等方面有顯著作用；寡聚甘露糖醛酸還可用做抗腫瘤的輔助藥物，在放療和化療中保護可能被損傷的正常造血細胞。利用海藻多糖分解酶對海藻原料進行處理得到的海藻寡糖，也是一種對農(nóng)作物生長有明顯營養(yǎng)活性的物質(zhì)，可以有效改善作物生長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有海藻多糖分解酶功能的蛋白及其編碼基因和應用。

本發(fā)明提供的蛋白，獲自銅綠假單胞菌(Pseudomonas?aeruginosa)，命名為AlgL蛋白，是如下(a)或(b)或(c)：

(a)由序列表中序列1自N末端第28至367位氨基酸殘基組成的蛋白質(zhì)；