[發(fā)明專利]一種α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因及其應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410083578.8
• 申請(qǐng)日: 2014-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN103789329A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊軼囡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/54
• 分類號(hào): C12N15/54;C12N9/10;C12N15/63;C12N1/21;C12N15/70;C12P19/18;C12P19/04
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種從源自于浸麻類芽孢桿菌提取的α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（CGTase）基因、編碼酶、載體、工程菌及應(yīng)用。

背景技術(shù)

環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（EC2.4.1.19，CGTase）是糖基水解酶α-淀粉酶家族（家族13）的重要成員，它是一種關(guān)鍵的胞外表達(dá)酶，該酶能將淀粉或者淀粉衍生物通過環(huán)化反應(yīng)生成環(huán)糊精（簡稱CGT）。根據(jù)D-呋喃葡萄糖單元個(gè)數(shù)，環(huán)糊精中最常用的有α-、β-、γ-環(huán)糊精三種，其對(duì)應(yīng)的環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶也具有三類：α-、β-、γ-CGTases。

環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶是一種多功能型酶，它能催化四種不同的反應(yīng)：三種轉(zhuǎn)糖基反應(yīng)（歧化反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)和偶合反應(yīng)）和水解反應(yīng)。環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶在表觀上顯示出外切型主要是由于采用低分子量或者高度支化的淀粉或者糊精作為底物，這些底物比高分子量的直鏈淀粉更容易發(fā)生反應(yīng)。環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶通過環(huán)化反應(yīng)利用淀粉生產(chǎn)環(huán)糊精，作為工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定量的極限糊精，這種極限糊精可應(yīng)用于造紙工業(yè)中的表面施膠和涂布，施膠或涂布液中加入極限糊精能顯著改善紙張的書寫性能。

產(chǎn)生環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的微生物種類眾多，現(xiàn)在工業(yè)上生產(chǎn)環(huán)糊精所使用的環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶是來自芽孢桿菌屬,包括：1)好氧嗜溫細(xì)菌，如P.macerans，B.megaterium，B.cereus，B.ohbensis，Klebsiella?pneumoniae，K.oxytoca等；2)好氧嗜熱細(xì)菌，如B.stearothermophilus等；3)厭氧嗜熱細(xì)菌，如：T.thermosulfurigenes等；4)好氧嗜堿細(xì)菌，如：B.circulans，Bacillus?sp.，B.clarkii等；5)好氧嗜鹽細(xì)菌，如：B.halophilus等。環(huán)糊精的工業(yè)化生產(chǎn)均采用酶法合成,但由于野生菌株的產(chǎn)酶能力普遍較低，CGT的產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足環(huán)糊精工業(yè)化生產(chǎn)的要求，同時(shí)由于轉(zhuǎn)化率低、提純制備以及分離困難等原因?qū)е颅h(huán)糊精生產(chǎn)成本太高,其應(yīng)用受到了很大限制。為了有效降低環(huán)糊精的生產(chǎn)成本，大幅度提高CGT產(chǎn)量起著至關(guān)重要的作用。

由于環(huán)糊精分子具有獨(dú)特的疏水空腔結(jié)構(gòu)，能包含疏水性客體分子，從而改變客體分子的溶解度、穩(wěn)定性等物理化學(xué)性質(zhì),因此在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、紡織、環(huán)保、化妝品、生物技術(shù)和分析化學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但是，CGT在E.coli中表達(dá)產(chǎn)物大多是以不溶性包涵體形式存在，而這種包涵體的活化需要復(fù)雜的過程,這些都不利于重組CGT的工業(yè)化生產(chǎn)。為了克服野生菌株較低CGT酶生產(chǎn)能力，有關(guān)CGT酶基因在大腸桿菌(Escherichia?coli)中的表達(dá)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。因此,采用重組DNA技術(shù)生產(chǎn)CGT越來越得到重視，構(gòu)建高效胞外表達(dá)的基因工程菌有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因及其應(yīng)用，目的是提供一種軟化類芽孢桿菌(Paenibacillus?macerans)JFB05-01的α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（CGTase）基因、含有該基因的重組載體、該重組載體轉(zhuǎn)化得到的重組基因工程菌，以及其在制備重組環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶中的應(yīng)用，環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶制備環(huán)糊精的應(yīng)用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種來源于軟化類芽孢桿菌(Paenibacillus?macerans)的α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因，所述α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因的核苷酸序列為SEQ?ID?NO：1所示，該酶可催化從淀粉出發(fā)制備環(huán)糊精。

所述α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因可用于構(gòu)建能夠生物催化淀粉制備環(huán)糊精的基因工程菌，以提高環(huán)糊精的產(chǎn)量。

本發(fā)明提供一種由所述α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因編碼的α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶。

所述SEQ?ID?NO：1所示核苷酸序列編碼的氨基酸序列為SEQ?ID?NO：2所示。

任何對(duì)SEQ?ID?NO：2所示氨基酸序列中氨基酸進(jìn)行缺失、插入或替換的處理獲得的多肽片段或其變體，只要其與SEQ?ID?NO：2所示氨基酸序列具有95%以上同源性，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明涉及含所述α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因的重組載體，及用所述重組載體轉(zhuǎn)化得到的重組基因工程菌。