[發(fā)明專利]一種可以增大電子傳遞的融合蛋白及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611174661.1
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106699898B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李十中;張治宇;仉磊
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C07K19/00
• 分類號: C07K19/00;C12N15/62;C12N15/74;C12N1/21
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發(fā)明公開了一種可以增大電子傳遞的融合蛋白及其應(yīng)用。本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)的蛋白信息如下：由序列表中序列2的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)，該蛋白含有鐵硫簇，參與電子的傳遞并傳至固氮酶形成H₂。實驗表明在野生型魚腥藻7120中表達本發(fā)現(xiàn)的蛋白時，轉(zhuǎn)基因藻株能夠增大H₂的生成。該蛋白的表達所用的啟動子受銅離子濃度調(diào)控，當(dāng)過表達株處在缺銅培養(yǎng)基中，H₂的積累量與野生株相同。該蛋白在藻株中表達可使糖原的積累量增大，提高藻體生物量的積累。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，具體涉及一種可以增大電子傳遞的融合蛋白與其應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于化石燃料日益枯竭并且燃燒后造成環(huán)境污染，所以尋找清潔能源是解決問題的關(guān)鍵。氫能是所有的能源中能量密度最大的能量源，且燃燒后形成水，不會污染環(huán)境。特別是在當(dāng)今環(huán)境問題已經(jīng)嚴(yán)重影響人們的生活情況下，發(fā)展可再生和環(huán)境友好性能源是解決經(jīng)濟發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵要素之一。在生產(chǎn)氫的過程中，利用生物產(chǎn)氫是不占用耕地、不消耗糧食，藻類生物利用無機物合成有機物并可以生產(chǎn)氫氣，被認為是最具吸引力的獲得氫氣的方式之一。但是，其中需要解決的關(guān)鍵問題是有效提高藻類產(chǎn)H₂量。其中，魚腥藻7120(Anabaena sp.PCC7120)是絲狀藍藻，是廣泛用于光合作用與產(chǎn)H₂的重要模式藻種。因此，研究魚腥藻7120產(chǎn)氫過程中的相關(guān)問題，能夠更好的獲得更多的H₂，也為其他生物的產(chǎn)氫提高提供理論基礎(chǔ)。

近年來，人們將基因工程在藻類中應(yīng)用來提高H₂量，在此過程中基因元件是重要的基礎(chǔ)。開發(fā)具有能夠提高藻類產(chǎn)H₂能力的新蛋白，不僅可以為工程藻株的設(shè)計提供可利用的基因元件，也可以對發(fā)展提高藻類產(chǎn)H₂的新方法提供依據(jù)，并對促進藻類能源資源的可持續(xù)發(fā)展有重要價值。

固氮酶將氫質(zhì)子和電子生成H₂，但是由于固氮酶是以復(fù)合體形式存在，調(diào)控其酶的表達量是很難做到的，所以產(chǎn)氫階段如何改變細胞中電子的流向，使之更多的流向固氮酶獲得更高的H₂產(chǎn)量是藻類產(chǎn)氫研究的重中之重，目前大量研究多集中在胞內(nèi)電子傳遞鏈阻斷和產(chǎn)氫環(huán)境的研究上(比如加入電子傳遞抑制劑、刪除非目的電子傳遞鏈上關(guān)鍵基因或利用缺硫培養(yǎng)環(huán)境等等)。但是，產(chǎn)氫過程中的關(guān)鍵酶是固氮酶，本發(fā)明擬對固氮酶及其所涉及的電子傳遞路徑做相關(guān)修飾以便提高H₂的產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明發(fā)現(xiàn)將魚腥藻7120的Fd蛋白與nifH蛋白連接形成融合蛋白(FNET1蛋白)，能夠顯著生產(chǎn)更多的H₂。不囿于任何理論的，發(fā)明人推測FNET1蛋白可以做為電子傳遞的元件在細胞中行使功能，傳遞電子至固氮酶反應(yīng)中心，能夠與固氮酶其余亞基形成新的復(fù)合體，消耗電子和質(zhì)子生成氫氣，所以FNET1蛋白能夠在具有固氮酶的宿主中傳遞電子后生成H₂的作用。

本發(fā)明的目的是提供一種增大電子傳遞的融合蛋白及其應(yīng)用。

本發(fā)明所涉及的蛋白命名為FNET1，其氨基酸序列為SEQ ID No:2所示，含有鐵硫簇。此蛋白可人工合成，也可先合成其編碼基因再進行生物表達得到。因此，編碼所述蛋白的核酸分子也屬于本發(fā)明的保護范圍。

所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因組DNA或重組DNA；所述核酸分子也可以是RNA、hnRNA或tRNA等。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述核酸分子具體為核苷酸序列如SEQ ID No:1所示的DNA分子。

具體地，該DNA分子由1191個核苷酸組成，第1至1191位為ORF，編碼氨基酸如SEQID No:2所示的FNET1蛋白。

含有上述核酸分子的重組載體、表達盒、轉(zhuǎn)基因細胞系或重組菌也屬于本發(fā)明的保護范圍。