[發明專利]川桑色氨酸脫羧酶TDC及其應用

在審

• 申請號: 201910342319.5
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN111849950A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 趙愛春;鄭莎;朱映雪;曹博寧;劉長英;張帥;向仲懷
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: C12N9/88
• 分類號: C12N9/88;C12N15/60;C12N15/70;C12P17/10
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 王貴君

本發明公開了川桑色氨酸脫羧酶TDC及其應用，其中川桑色氨酸脫羧酶TDC的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示，將川桑色氨酸脫羧酶TDC基因克隆后構建原核表達系統，然后進行酶活測定，測得具有較高的色氨酸脫羧酶的活性，因此川桑色氨酸脫羧酶TDC可以作為工程菌的目的基因，川桑色氨酸脫羧酶TDC也可以作為體外催化L?色氨酸轉化為色胺的催化劑，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及生物工程領域，具體涉及川桑色氨酸脫羧酶TDC，還涉及川桑色氨酸脫羧酶TDC的應用。

背景技術

褪黑素，學名N-乙酰基-5-甲氧基-色胺，是一種吲哚胺，色氨酸的代謝產物。目前已知它廣泛存在于人體、動物體及植物體內，生理作用非常廣泛。由于其首先在人體的松果體內被發現，因此又被稱為松果體素。隨后的研究發現，其廣泛存在于人體內的各個部位，含量極少，只有pg(1×10^-12g)/mL水平。目前已知的褪黑素的生理功能主要有調節生物體的晝夜節律，緩解睡眠障礙；抗氧化，褪黑素本身及其代謝產物不僅有強大的自由基清除能力，而且能夠誘導生物體相關抗氧化酶活性增強，增強免疫作用，抗腫瘤，抗衰老，特別是對阿爾茨海默病有明顯效果等優點。

長期以來褪黑素被認為是動物體內專有的，自從1995年在植物中檢測到褪黑素之后，人們陸續在許多高等植物中也發現褪黑素存在。在動物中，褪黑素的生物合成途徑已經非常清楚。在植物中褪黑素的合成途徑包括3條：(1)色氨酸脫羧酶將色氨酸轉化成色胺；色氨酸羥化酶將色胺轉化為5-羥色胺；N-乙酰-5羥色胺轉移酶將5-羥色胺轉化為N-乙酰-5羥色胺；N-乙酰-5-羥色胺氧甲基轉移酶或者咖啡酸氧甲基轉移酶將N-乙酰-5羥色胺轉化成褪黑素。(2)色氨酸脫羧酶將色氨酸轉化成色胺；N-乙酰-5羥色胺轉移酶將色胺轉化為N-乙酰-5羥色胺；N-乙酰色胺氧甲基轉移酶將N-乙酰-5羥色胺轉化成褪黑素。(3)色氨酸脫羧酶將色氨酸轉化成色胺；色氨酸羥化酶將色胺轉化為5-羥色胺；N-乙酰-5-羥色胺氧甲基轉移酶或者咖啡酸氧甲基轉移酶將5-羥色胺轉化成5-甲氧基-色胺；N-乙酰色胺轉移酶將5-甲氧基-色胺轉化成褪黑素。在植物中，褪黑素合成的酶促反應中的前兩步反應不同于動物中褪黑素合成的前兩步反應。第一步反應產物是色氨酸被催化生產色胺而不是5-羥色氨酸，第二步酶促反應是色胺被色胺-5-羥化酶催化形成5-羥色胺。在這兩步特異反應中起關鍵作用的是TDC催化L-色氨酸生成了色胺，該反應高度特異且在反應中酶活較高。TDC是芳香族-L-氨基酸脫羧酶，被認為是褪黑素合成過程中的第一個限速酶。

川桑中含有褪黑素，但是其含量極低，并不能大量提取獲得。因此，研究褪黑素合成途徑的第一個限速酶及其基因，有利于體外合成途徑的建立，為褪黑素規模化生產點奠定基礎。

發明內容

有鑒于此，本發明采用分子生物學技術，克隆出褪黑素合成相關酶色氨酸脫羧酶基因TDC的核苷酸序列、分析該基因的核苷酸和翻譯的氨基酸序列，然后采用大腸桿菌原核表達系統進行褪黑素合成相關酶色氨酸脫羧酶TDC的功能驗證。用發酵的產物純化、得到相關的色氨酸脫羧酶直接體外合成色胺。本發明的目的之一在于提供一種川桑色氨酸脫羧酶TDC；本發明的目的之二在于提供一種川桑色氨酸脫羧酶基因TDC；本發明的目的之三在于提供所述川桑色氨酸脫羧酶TDC在制備L-色氨酸轉化為色胺的催化劑中的應用；本發明的目的之四在于提供所述川桑色氨酸脫羧酶基因TDC在原核生物中重建褪黑素合成途徑中的應用；本發明的目的之五在于提供一種制備重組川桑色氨酸脫羧酶TDC的方法；本發明的目的之六在于提供由所述的方法制得的重組川桑色氨酸脫羧酶TDC；本發明的目的之七在于提供所述重組川桑色氨酸脫羧酶TDC在制備L-色氨酸轉化為色胺的催化劑中的應用。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1、一種川桑色氨酸脫羧酶TDC，所述川桑色氨酸脫羧酶TDC的氨基酸序列如SEQIDNO.4所示。

優選的，編碼川桑色氨酸脫羧酶TDC的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。