[發明專利]一種魚精蛋白專用編碼基因及其應用

在審

• 申請號: 201510037158.0
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104711264A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 李招發;占申標;張雪;曾雨漢;沈丹;馬婧文;林榮杰;刁勇;許瑞安
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: C12N15/12
• 分類號: C12N15/12;C12N15/70;C07K14/46
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳智海

【技術領域】

本發明涉及生物基因工程領域，具體涉及一種魚精蛋白專用編碼基因及其利用該編碼基因制備魚精蛋白的方法。

【背景技術】

鮭魚又稱三文魚，是深海魚類的一種，為常用的食品之一，中國產的大馬哈魚便是鮭魚的一種。鮭魚在淡水環境下出生，之后移到海水生長，又會回到淡水繁殖。成熟雄魚的精巢組織稱魚精，因具有異味，多被廢棄或作廢料。但魚精中含有魚精蛋白(Protamine)，魚精蛋白也稱精蛋白，是一種堿性蛋白質，主要存在于魚類(鮭魚、鯡魚、鱒魚)的成熟精子細胞中，與DNA緊密結合在一起，以所謂的核精蛋白的形式存在。

魚精蛋白相對分子量小，一般由30～50個氨基酸組成，分子中2/3以上的氨基酸都是精氨酸，等電點在pH?10～12，可溶于水和烯酸，加熱不凝固。根據堿性氨基酸組成的種類和數量不同，可將魚精蛋白分為單魚精蛋白(monoprotamine)，雙魚精蛋白(diprotamine)和三魚精蛋白(triprotamine)3種。其中，單魚精蛋白僅含一種組分精氨酸，如鮭、鯡和虹鱒精蛋白等；雙魚精蛋白含有精氨酸、組氨酸或賴氨酸，如鯉精蛋白；三魚精蛋白含有3種堿性氨基酸，如鰱、鱘精蛋白。研究表明常見魚精蛋白并不是單一組分，它們通常是由幾種成分組成的混合物，如鯡魚精蛋白經離子交換層析后分離出3種成分，且成分之間彼此非常相似，而紅鱒魚精蛋白則由6種差別極小的成分組成。不同魚種魚精蛋白在氨基酸組成比例上有很大的差別，但是它們存在很多相似的特征。Yoshiko研究了12種魚類的魚精蛋白結構，發現12種魚精蛋白的N-末端均為精氨酸或丙氨酸，且均含有4個較長的和2個較短的精氨酸簇，分別被Thr或Ser、Gly-Gly、Pro-Ile或Val-Val特征性殘基分隔開。

在動物精細胞中還存在著一種與魚精蛋白結構非常相似的蛋白質—組蛋白，組蛋白也是一種堿性蛋白質，與細胞中DNA結合起著維持DNA結構穩定的作用，其分子結構比魚精蛋白復雜，通常由H1、H2A、H2B、H3、H4五種組分組成。在精子細胞成熟階段，魚精蛋白逐步代替組蛋白而與DNA結合使DNA處于穩定且不轉錄的狀態。國外學者的研究表明魚精蛋白的形成經歷了組蛋白-中間蛋白-精蛋白的轉化過程，在此過程中，中間蛋白可能存在TP1和TP2兩種結構異構體，因而可以解釋魚精蛋白含有兩種或多種組分；同時，還發現不同成熟度和成熟階段的魚類精巢中精蛋白成分和含量的不同，完全成熟的魚類精巢更適合于提取魚精蛋白，而不成熟或未完全成熟的魚精蛋白中雜蛋白較多，這些雜蛋白或許是不成熟的魚精中未完全轉變成魚精蛋白的組蛋白或中間蛋白。因此，提取魚精蛋白時考慮魚的性成熟程度是很有必要的。

自1937年McClean等報道了魚精蛋白能夠抑制傷寒埃氏桿菌的生長、Miller等發現魚精蛋白能夠抑制多種好氧菌和厭氧菌的呼吸代謝從而影響其成長繁殖之后，魚精蛋白的抑菌作用才受到人們的廣泛關注，作為化學防腐劑的替代品逐漸出現在食品添加劑行列。

魚精蛋白的一個重要特點就是具有良好的抑菌活性，它能明顯的抑制革蘭氏陽性(G+)、霉菌、酵母的生長，對巨大芽孢桿菌、枯草桿菌等也有一定抑制作用。起初研究人員認為，魚精蛋白只對革蘭氏陽性菌抑制作用明顯，對革蘭氏陰性菌(G-)、霉菌及酵母幾乎沒有抑制作用，但后來研究的結論表明并非如此，認為魚精蛋白的抑菌性與革蘭氏反應沒有直接關系。也有研究表明鮭精蛋白對G+和G-均具有明顯抑制作用并且對霉菌和酵母抑制作用更強。魚精蛋白對不同微生物的最低抑菌濃度因菌種的不同有較大差異，比如雖然魚精蛋白具有較強的抗霉菌作用，但對Walemia?sebi、Aspergillus等幾乎沒有作用。