[發明專利]嗜熱長鏈烷醛醛脫氫酶及其晶體結構

有效

• 申請號: 201210156846.5
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102676464A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 馬克·巴特蘭姆;王瑩瑩;紀玉蕊;郝振宇;毛冠男
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12N15/70;G01N23/20;C12R1/01
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域：

本發明涉及到用X射線晶體衍射方法確定的一種嗜熱長鏈烷醛醛脫氫酶晶體結構，屬于分子生物學和應用微生物學領域。

背景技術：

醛脫氫酶（Aldehyde?Dehydrogenase,ALDH）在所有的生物體內普遍存在，這一類酶利用NAD⁺或NADP⁺作為輔酶因子將醛類物質氧化成羧基酸類物質。在生物體中，醛脫氫酶將細胞代謝過程中產生的對機體有毒的醛類物質進行氧化從而完成解毒過程。此外，在烷烴類物質降解的生物轉化過程中也有醛脫氫酶的參與，在這個過程中烷基醛作為反應的中間產物出現，在醛脫氫酶的作用下轉變成羧基酸進入到細菌下一步新陳代謝過程中。

很多細菌源的ALDH可以氧化較短鏈長到中等鏈長的烷基醛（C1-C14），例如，Ishige等人分離到來源于不動桿菌屬的菌株M-1中的Ald1，該酶可以氧化含有4-14個碳原子的烷基醛；Okibe等人分離到一種石油降解菌中的HD-1，其可以降解含有2-12個碳原子的烷基醛；Jaureguibeitia等人分離到的紅串紅球菌中的ThcA，該酶可以氧化含有1-8個碳原子的烷基醛；Yamanaka等人分離得到的噬細胞菌屬的菌株KUC-1同樣也只能降解含有1-8個碳原子的烷基醛。據我們所知，到目前為止，沒有關于降解長鏈烷醛（碳鏈長度大于16個碳原子的烷醛）的醛脫氫酶的報道。

為了更加深入了解嗜熱脫氮芽孢桿菌（Geobacillus?thermodenitrificans）NG80-2中參與正烷烴末端降解途徑中的嗜熱長鏈烷醛醛脫氫酶的結構與功能之間的關系，本發明通過基因克隆、蛋白質表達、純化和懸滴氣相擴散結晶方法獲得了該嗜熱長鏈烷醛醛脫氫酶的晶體，并通過X射線衍射方法對醛脫氫酶的晶體結構進行了解析。

經文獻檢索，未發現與本發明的嗜熱長鏈烷醛醛脫氫酶的晶體結構相同的公開文獻報道。

發明內容：

本發明的目的在于通過X射線衍射方法，確定嗜熱脫氮芽孢桿菌（Geobacillus?thermodenitrificans）NG80-2中參與正烷烴末端降解途徑中的嗜熱長鏈烷醛醛脫氫酶的晶體結構。為進一步研究該醛脫氫酶的降解機理、理解其結構與功能之間的關系，及將該酶用于環境石油污染治理中提供理論上的指導。

本發明中涉及的嗜熱長鏈烷醛醛脫氫酶其底物為從甲醛到二十烷醛的直鏈烷醛以及幾種芳香醛包括：苯甲醛、苯乙醛、鄰苯二醛和鄰氯苯甲醛。系統發育分析表明，該醛脫氫酶屬于第14個ALDH家族的脂肪族子群，該家族中包含的醛脫氫酶作用的底物不具有很強的特異性。在石油烴降解途徑中，長鏈烷醛脫氫酶是十分重要的關鍵酶，它能夠耐高溫并高效利用長鏈烷醇脫氫酶的催化產物長鏈烷醛，使其進一步脫氫，提高烷烴降解途徑中的催化效率，對該酶的研究為深入研究嗜熱脫氮芽孢桿菌（Geobacillus?thermodenitrificans）NG80-2降解長鏈烷烴代謝途徑的機制提供了更有利的證據，也為探索其他烷烴降解菌的代謝途徑提供理論基礎。同時，該酶的嗜熱性及降解長鏈烷醛的能力具有重要的工業應用價值，可以應用于石油污染物、石油廢水的處理過程及提高微生物石油采收率。

為了更加深入了解嗜熱脫氮芽孢桿菌（Geobacillus?thermodenitrificans）NG80-2中參與正烷烴末端降解途徑中的嗜熱長鏈烷醛醛脫氫酶的結構與功能之間的關系，本發明通過基因克隆、蛋白質表達、純化和懸滴氣相擴散結晶方法獲得了醛脫氫酶的晶體，并通過X射線衍射方法對醛脫氫酶的晶體結構進行了解析。