[發明專利]磷酸果糖氨基轉移酶編碼基因及酶的制備與應用

在審

• 申請號: 201911188043.6
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN112852774A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 尹恒;劉俊杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C12N9/10
• 分類號: C12N9/10;C12N15/54;C12N15/70;C12P19/02;C12P19/26
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 鄭偉健

本發明公開一種來源于水稻(Oryza sativa Japonica Group)的磷酸果糖氨基轉移酶(Oryza sativa Japonica Group:glutamine??fructose?6?phosphateaminotransferase，OsGFAT)的基因序列及其應用。本發明提供了一種制備該磷酸果糖氨基轉移酶的方法，即將該酶的基因克隆到大腸桿菌表達載體上，獲得可異源表達該酶的大腸桿菌重組菌株，用該菌株異源表達制備出OsGFAT.本發明還提供了該磷酸果糖氨基轉移酶的應用，即用于酶法催化合成GlcN?6?P以及Glc?6?P。

技術領域

本發明涉及一種磷酸果糖氨基轉移酶OsGFAT的基因序列及其制備方 法，尤其涉及該酶在葡萄糖-6-磷酸及葡萄糖胺-6-磷酸生產中的應用。本發 明還提供了該磷酸果糖氨基轉移酶的重組質粒和重組基因工程菌株以及利 用該酶進行葡萄糖-6-磷酸及葡萄糖胺-6-磷酸生產和分離的方法。

背景技術

乙酰葡萄糖胺(GlcNAc，N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖)是葡萄糖的一種氨 基糖衍生物。在生物體內，是僅次于葡萄糖的一種具有重要生理生化功能 的單糖。常以UDP-GlcNAc形式參與主要包括神經系統和免疫系統在內的 諸多生物反應過程和生物體內多種糖綴合物的結構組成。在生物體內，生 成UDP-GlcNAc的主要途徑是氨基己糖途徑(Hexosaminebiosynthesis pathway)。這一途徑是糖酵解的分支，都以己糖代謝途徑的中間產物果糖-6- 磷酸(Fructose-6-P)為起始底物，在多種酶的協同催化作用下，最終合成 UDP-GlcNAc。根據合成過程中催化反應的順序及合成途徑所涉及酶的來源 不同，分為真核，原核以及擬菌病毒的UDP-GlcNAc合成途徑。目前，氨 基己糖途徑已經被廣泛的研究，但是植物中的氨基己糖途徑中的第一個酶 磷酸果糖氨基轉移酶至今僅有少量的研究，還沒有被應用。目前，僅有一 篇文獻提到了擬南芥的磷酸果糖氨基轉移酶，且其主要實驗手段是通過對 擬南芥植株體內的磷酸果糖氨基轉移酶的基因表達敲低或過表達。從而觀 測其突變體性狀表型變化，對其生物學功能進行鑒定。對于該酶的體外活 性驗證，目前在植物中完全沒有報道。

另外UDP-GlcNAc作為生物體內重要的活性核苷糖，可被大量用于寡 糖的生產，進而被開發成醫藥品或功能性材料。但由于其生產方法的限制， 目前其供應量仍較小，價格也很高。而GFAT作為氨基己糖途徑中的限速 酶，對于調控UDP-GlcNAc的生產具有極其重要的作用。目前已經有研究 在原核體系中改造GFA來過量生產UDP-GlcNAc，但真核生物的GFAT并 沒有相關的改造研究。所以提供一種高活性、高表達的GFAT具有十分重 要的意義。

針對上述磷酸果糖氨基轉移酶的研究現狀及其在應用中存在的問題，本發 明首次公開了一種來源于水稻(Oryza sativa Japonica Group)的磷酸果糖氨 基轉移酶(Oryza sativa Japonica Group:glutamine--fructose-6-phosphateaminotransferase，OsGFAT)的基因序 列及其制備方法。該酶活性高，酶學性質優良，并且制備方法簡單，易操 作，將其應用于無細胞酶法催化合成葡萄糖-6-磷酸與葡萄糖胺-6-磷酸，可 大大提高葡萄糖-6-磷酸與葡萄糖胺-6-磷酸的制備效率，克服現有技術的不 足。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種植物來源的磷酸果糖氨基轉移酶 OsGFAT及其編碼基因。

本發明的第二個目的是提供一種制備磷酸果糖氨基轉移酶OsGFAT的 方法。

本發明的第三個目的是提供含有所述的磷酸果糖氨基轉移酶OsGFAT 的重組表達質粒和重組基因工程菌株。

本發明的第四個目的是提供一種磷酸果糖氨基轉移酶OsGFAT用于葡 萄糖-6-磷酸與葡萄糖胺-6-磷酸合成生產方法。