[發(fā)明專利]一種篩選酶中與酶活力相關(guān)的氨基酸殘基的方法

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• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108841801A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李兆豐;班宵逢;顧正彪;李才明;程力;洪雁
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C12N9/10
• 分類號: C12N9/10
• 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: 張勇

本發(fā)明公開了一種篩選酶中與酶活力相關(guān)的氨基酸殘基的方法，屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù)領(lǐng)域。此方法為：首先，將處于酶蛋白不同氨基酸位點處的靜電相互作用進行分類；其次，從基因序列、氨基酸序列、三維空間結(jié)構(gòu)和遺傳進化等多維度上，對酶蛋白內(nèi)靜電相互作用及其所處氨基酸殘基區(qū)域的序列?結(jié)構(gòu)?進化的關(guān)系進行分析，利用統(tǒng)計學(xué)方法，概括出酶蛋白內(nèi)不同氨基酸位點處靜電相互作用的分布規(guī)律；再次，對酶蛋白內(nèi)靜電相互作用及其所處氨基酸殘基區(qū)域在酶蛋白進化過程中的遺傳穩(wěn)定性、出現(xiàn)幾率、位置等進行分析；最后，總結(jié)酶蛋白不同位置處靜電相互作用在進化過程中所具有的遺傳特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種篩選酶中與酶活力相關(guān)的氨基酸殘基的方法，屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱穩(wěn)定性是酶的一個關(guān)鍵因素，酶的熱穩(wěn)定性強不僅有利于延長酶的貯藏時間、減少酶在保存、運輸過程中活力的損失，而且可以使酶在較高的溫度下保持較高的活力，從而提高反應(yīng)效率，縮短生產(chǎn)周期，進而降低生產(chǎn)成本。

酶蛋白內(nèi)氨基酸之間的靜電相互作用，又被稱為離子鍵或鹽橋，長期以來被認為是影響蛋白穩(wěn)定性的重要因素，是決定酶蛋白結(jié)構(gòu)和功能的核心內(nèi)在因素之一，因此，酶蛋白內(nèi)部靜電相互作用對于蛋白分子整體穩(wěn)定性的貢獻一直以來都是研究的焦點。

但是，酶蛋白內(nèi)產(chǎn)生靜電相互作用的氨基酸所處位置不同，其對酶蛋白造成的影響可能不同，現(xiàn)有的關(guān)于鹽橋?qū)Φ鞍追肿臃€(wěn)定性的影響的研究均存在一定的爭議。

其中，已經(jīng)有研究是針對酶蛋白內(nèi)產(chǎn)生靜電相互作用的氨基酸分布規(guī)律進行分析與統(tǒng)計，來得出鹽橋?qū)Φ鞍追肿臃€(wěn)定性的影響，此研究雖然取得了一定的進展，但尚未得出具有普遍意義的結(jié)論，無法為精確指導(dǎo)酶蛋白中靜電相互作用的構(gòu)建提供有效指導(dǎo)。

為較為精確的得出對酶蛋白的穩(wěn)定性造成影響的氨基酸分布規(guī)律，我們嘗試對處于酶蛋白不同氨基酸位點處的靜電相互作用進行分類，從基因序列、氨基酸序列、三維空間結(jié)構(gòu)和遺傳進化等多維度上，對酶蛋白內(nèi)靜電相互作用及其所處氨基酸殘基區(qū)域的序列-結(jié)構(gòu)-進化的關(guān)系進行分析，利用統(tǒng)計學(xué)方法，概括出酶蛋白內(nèi)不同氨基酸位點處靜電相互作用的分布規(guī)律；另外，對酶蛋白內(nèi)靜電相互作用及其所處氨基酸殘基區(qū)域在酶蛋白進化過程中的遺傳穩(wěn)定性、出現(xiàn)幾率、位置等進行分析，總結(jié)酶蛋白不同位置處靜電相互作用在進化過程中所具有的遺傳特征。

通過以上兩方面分析，對酶蛋白分子內(nèi)靜電相互作用的形成規(guī)律形成較為全面的了解，以提出酶蛋白中具有提高酶蛋白分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的靜電相互作用篩選方法，為構(gòu)建酶蛋白內(nèi)靜電相互作用突變體提供思路和方向。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種篩選酶中與酶活力相關(guān)的氨基酸殘基的方法。此方法為：首先，將處于酶蛋白不同氨基酸位點處的靜電相互作用進行分類；其次，從基因序列、氨基酸序列、三維空間結(jié)構(gòu)和遺傳進化等多維度上，對酶蛋白內(nèi)靜電相互作用及其所處氨基酸殘基區(qū)域的序列-結(jié)構(gòu)-進化的關(guān)系進行分析，利用統(tǒng)計學(xué)方法，概括出酶蛋白內(nèi)不同氨基酸位點處靜電相互作用的分布規(guī)律；再次，對酶蛋白內(nèi)靜電相互作用及其所處氨基酸殘基區(qū)域在酶蛋白進化過程中的遺傳穩(wěn)定性、出現(xiàn)幾率、位置等進行分析；最后，總結(jié)酶蛋白不同位置處靜電相互作用在進化過程中所具有的遺傳特征。利用此方法可較為較為準(zhǔn)確的得到酶中與酶活力，尤其是酶熱穩(wěn)定性相關(guān)的氨基酸殘基。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種篩選酶中與酶活力相關(guān)的氨基酸殘基的方法，所述方法為篩選酶中所有帶電荷的氨基酸殘基作為基準(zhǔn)氨基酸殘基；

將與基準(zhǔn)氨基酸殘基的位點數(shù)的差值小于5的氨基酸殘基篩選出來，作為與該基準(zhǔn)氨基酸殘基相應(yīng)的備選氨基酸殘基；

基準(zhǔn)氨基酸殘基以及與該基準(zhǔn)氨基酸殘基相應(yīng)的備選氨基酸殘基之間的位置關(guān)系需至少滿足以下要求中的一個：

(1)基準(zhǔn)氨基酸殘基與備選氨基酸殘基位于同一二級結(jié)構(gòu)中；所述二級結(jié)構(gòu)包含α-螺旋或β-折疊；