[發(fā)明專利]一種海洋來源單甘酯脂肪酶及其晶體結構和制備方法

有效

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• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108690838B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設計）人: 藍東明;袁紅;王永華;唐薇;楊博
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C12N9/20
• 分類號: C12N9/20;C12N15/70
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發(fā)明屬于酶工程技術領域，具體公開了一種海洋來源單甘酯脂肪酶及其晶體結構和制備方法，所述單甘酯脂肪酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。所述脂肪酶晶體一個晶格含有6個蛋白分子，所述晶體每個單分子含有9個α螺旋結構和9個β折疊片。本發(fā)明提供的單甘酯脂肪酶的晶體結構信息可以用以更高效地獲得提高底物選擇性、熱穩(wěn)定性及催化效率的酶變異體，滿足工業(yè)化應用的要求。

技術領域

本發(fā)明涉及一種單甘酯脂肪酶晶體結構及其解析方法，屬于酶工程技術領域。

背景技術

研究表明，在神經系統(tǒng)中大麻素系統(tǒng)能夠決定生物體的神經元的存活與死亡，體內和體外實驗都已經證實，當生命體神經元受到損傷，如興奮性中毒、外傷性腦損傷、腦缺血時，大麻素能夠對機體起到及時保護作用。大麻素系統(tǒng)能夠通過減少細胞鈣內流，抑制谷氨酸能神經遞質、抑制機體自由基的形成、調節(jié)神經細胞發(fā)育等方式保護機體。大麻素系統(tǒng)對于機體神經元細胞具有雙重作用。動物實驗發(fā)現，長期給與大麻素藥物將導致持久的認知功能缺陷。長期被給予大麻素的模型，其海馬體的形態(tài)學發(fā)生了改變，包括神經元死亡、突觸密度和錐體細胞樹突長度的都明顯減少。這表明，長期給予大麻素將對機體產生神經毒性作用。

研究表明，內源性大麻素的酶降解是由兩個特殊的酶系統(tǒng)完成的：脂肪酰胺水解酶和單甘酯脂肪酶。盡管脂肪酰胺水解酶能夠使2-花生四烯酸甘油失活，但是在降解內源性大麻素的過程中單甘酯脂肪酶發(fā)揮主要作用，單甘酯脂肪酶是一種屬于絲氨酸水解酶家族的脂肪酶，它主要分布于特定腦神經元的神經末梢中，對生命體的內源性大麻素系統(tǒng)起到調控作用。

近幾年來隨著流行病學的深入研究，肥胖癥與腫瘤之間的關系也被進一步確定，研究表明，生命體脂質的異常代謝會導致腫瘤易感性增強。甘油單酯脂肪酶，主要作用于脂肪的分解代謝，將單酰基甘油進行水解并產生游離脂肪酸。研究表明單甘酯脂肪酶在腫瘤的進展中起到重要調節(jié)作用，同時如果單甘酯脂肪酶被敲低后，生命體腫瘤細胞的生長明顯被抑制，這表明人體內的單甘酯脂肪酶可以成為一個新的治療腫瘤的靶點。

單甘酯是油脂的衍生物，是甘油中一個羥基與脂肪酸結合的產物，是一種高效的表面活性劑。單甘酯的合成主要有量匯總方法：化學合成法和酶合成法。其中，化學法生產單甘酯主要有酯交換和酯化法兩種方法，其原料主要是甘油、脂肪酸。其中酯交換又稱為油脂甘油解法、醇解。除了脂肪醇解、甘油脂肪酸酯化外，單甘酯的化學法生產還有縮水甘油法、環(huán)氧氯丙烷法、化學基團保護法等。酶法生產單甘酯目前只是出于實驗室研究階段，限制其工程應用的最大的阻礙是酶與底物的接觸困難導致生產效率下降而生產成本大幅度提高。

綜上所述，單甘酯酶在醫(yī)藥科學領域以及食品加工領域具有重要的發(fā)展前景。脂肪酶的開發(fā)與應用依賴于酶本身的底物特異性，而脂肪酶的底物特異性取決于酶的分子結構，特別是酶活性中心的三維結構。蛋白質的三維結構對于了解其生物功能、設計藥物以及蛋白質藥物的基因工程等方面具有非常重要的作用。目前，X-射線單晶衍射方法是通過蛋白質單晶獲得其三維結構的最重要的研究方法之一。對于X-射線單晶衍射方法，蛋白質單晶必須達到足夠大的尺寸和完善程度。然而，由于溶液中蛋白質分子之間的相互作用位點較少，相互作用力比較弱，蛋白質晶體中往往含有很大比重的水，因此，內部結構比較規(guī)整的蛋白質晶體仍舊很難獲得。獲得高質量的蛋白質晶體仍舊是蛋白質結構解析的瓶頸問題。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供的單甘酯脂肪酶是第一個來自海洋的單甘酯脂肪酶GMGL，對研究來自海洋的酶蛋白具有很高的參考價值。

本發(fā)明還提供了上述單甘酯脂肪酶的晶體結構，及其晶體的制備方法。

本發(fā)明采用的技術方案如下：