[發明專利]疏水蛋白mHFBI基因及表達的蛋白及應用

有效

• 申請號: 201711328870.1
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108060169B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 王澤方;王斌;程瑩瑩;劉成;楊海濤;陳卓芝;楊璐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C12N15/31
• 分類號: C12N15/31;C07K14/37;C01B32/194;C01B32/174
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了疏水蛋白mHFBI基因及表達的蛋白及應用，所述基因的核苷酸序列是SEQ ID NO.2表示，本發明采用大腸桿菌的表達系統，利用基因工程的方法對原有的瑞氏木酶(Trichoderma reesei)HFBI基因中半胱氨酸進行突變為絲氨酸，獲得高表達、表達的疏水蛋白溶解性好以及生產周期短的疏水蛋白mHFBI基因，實驗表明，1L的TB培養基可以得到2mg目的蛋白mHFBI。疏水蛋白mHFBI基因表達的蛋白具有與真菌疏水蛋白HFBI相近的雙親性及應用性質。仍然可以作為乳化劑使小油滴在水中穩定存在，并且可以作為分散劑分散石墨烯及碳納米管，解決疏水性材料分散問題。

技術領域

本發明屬于蛋白的基因工程及其性質研究，具體地涉及疏水蛋白突變體生產工藝及其應用。

背景技術

疏水蛋白是高等絲狀真菌在特定生理時期分泌產生的一類小分子量蛋白質。經研究分析發現這類蛋白質具有很高的表面活性，能夠通過自組裝在兩相界面處形成兩性蛋白膜，從而改變原介質表面的親/疏水性，這類蛋白由于其特殊的理化性質和雙親性，雙親性使得疏水蛋白像表面活性劑一樣,可以在兩相界面處通過自我裝配,形成納米級厚度的兩性蛋白膜。此納米級蛋白膜可以高效地改變幾乎任何界面的表面性質,使疏水性表面的親水性增強,而親水性表面的疏水性增強，具有重要的理論價值和應用價值。近些年真菌疏水蛋白在國際上得到了廣泛的應用，其中主要包括在蛋白的固定化、分離技術、乳化劑、生物活性包被材料、生物傳感器和生物芯片等領域，從而改變原介質表面的親/疏水性。

根據水緣性圖譜和自組裝成蛋白膜后溶解度的不同，真菌疏水蛋白被分為I型和II型兩類。與I型疏水蛋白相比，由于通過II型真菌疏水蛋白進行了結晶并衍射得到三維空間結構，進而從分子結構層面解釋了II型真菌疏水蛋白折疊后雙親性分子的原理，為在不同界面的自組裝成膜性質提供了全新的理論基礎。至今尚未有I型真菌疏水蛋白晶體結構的報道。與I類相反，在疏水性/親水性界面形成的II類疏水蛋白單層不是纖維狀的，并且與淀粉樣蛋白結構的形成沒有關系，也沒有大的構象變化。但高分辨率原子力顯微鏡研究揭示了II類疏水蛋白HBFI包被的表面上形成顯著的六角形重復圖案，表明這些蛋白質還能夠在表面膜中形成有序網絡。I類疏水蛋白形成的單層具有高度有序的結構，并且由于單層組裝涉及單體的大的結構重排，導致其自我裝配形成的蛋白膜具有高度的不溶解性，而II型疏水蛋白膜溶解性較為溫和，其組裝后也較易洗脫下來。基于其雙親性機理，II型疏水蛋白已得到廣泛的應用(1)在雙水相系統(ATPS)中II型真菌疏水蛋白表現出比其他任何己知蛋白都強的極端分離行為，疏水蛋白HFBI、HFBII與非離子表面活性劑混合后被很好的分離到了非離子表面活性劑層；(2)在乳狀液中的氣泡表面形成蛋白膜，提高其表面粘彈性，有望取代乳狀食品結構中的脂肪；(3)疏水蛋白HFBI能夠使溶液中的小油滴穩定，可以用作食品加工過程中的乳化劑；(4)改善食品對抗相變能力；可以用于石油泄漏后的回收石油過程中。

盡管對于疏水蛋白而言具有許多重要的理論和應用價值，但對于大規模生產表達及純化仍存在困難。HFBI作為一種常見的II型疏水蛋白，目前被廣泛接受的方法是利用畢赤酵母真菌表達系統進行表達，但真菌生產周期長，最多達三周，使得生產成本大大增大。由于其疏水蛋白本身的雙親性質，對后續的分離純化增大了難度，有報道其基于其在雙水相系統(ATPS)中真菌疏水蛋白表現出比其他任何己知蛋白都強的極端分離行為。HFBI與非離子表面活性劑混合后，被很好的分離到了非離子表面活性劑層。但其分離過程成本較高，難以實現大規模生產；也有報道利用操作簡單，表達量高的原核系統(例如大腸桿菌)表達疏水蛋白，但表達過程中由于蛋白折疊修飾等過程使得形成包涵體，進而涉及到包涵體的變性和復性操作，更加的加大了生產成本，增長了生產周期，使得疏水蛋白的大規模生產純化存在困難。

因此，亟需一種可以作為融合蛋白生產周期短，分離方法簡單的表達疏水蛋白的II型疏水蛋白同時保持其雙親性性質的基因。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種II型疏水蛋白mHFBI基因。