[發明專利]一種酶及其在合成普魯蘭多糖中的作用

在審

• 申請號: 202010435722.5
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111560077A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 池振明;池哲;劉光磊;陳鐵軍;姜宏
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C07K19/00
• 分類號: C07K19/00;C12N15/62;C12P19/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 溫可睿

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種酶及其在合成普魯蘭多糖中的作用。AGS2不同結構域可以完成從胞內運輸普魯蘭多糖前體物到胞外、抓取普魯蘭多糖前體物(α?1,4?葡聚糖)、切下麥芽三糖、麥芽三糖連接成普魯蘭多糖和把合成的普魯蘭多糖連接到細胞膜脂類載體上的所有功能。這是首次發現AGS2在普魯蘭多糖合成過程中的關鍵酶，也是首次發現具有這些特異結構域的多功能酶。該酶的發現有助于深入了解酵母菌合成普魯蘭多糖的具體途徑和調控方式，對于通過代謝工程和分子編輯普魯蘭多糖合成及其物理化學性能具有重要的實際意義。從而解決了長期普魯蘭多糖合成途徑、有關的關鍵酶和基因未解決的問題。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種酶及其在合成普魯蘭多糖中的作用。

背景技術

普魯蘭多糖主要是由Aureobasidium spp.不同菌株產生的一種線性的胞外葡聚糖，在結構上是由α-(1→6)糖苷鍵將重復的麥芽三糖單元連接而成，其化學結構如圖1所示；這種連接方式使普魯蘭多糖具有較好的結構柔性、水溶性、粘附性、成膜性和易降解性等特點。因此，它在食品、化妝品、生物醫藥等領域的用途廣泛而備受關注。目前普魯蘭多糖是微生物產生的最重要的商品化胞外多糖之一，從上個世紀70年代開始日本的林原公司就已經開始大規模生產，并在全世界大量銷售，在市場上Sigma公司銷售價格是每公斤2000美元。中國國產的普魯蘭多糖價格為23萬人民幣/噸，進口價格為25萬人民幣/噸。盡管在上個世紀60年代，這種普魯蘭多糖結構(式1)就已經鑒定清楚了，但是這種化學結構在Aureobasidium spp.細胞中是如何合成的，有關的酶和基因是什么，至今還不清楚。

現在普遍認為α-磷酸葡萄糖變位酶催化來自糖酵解途徑的6-磷酸-葡萄糖轉化成1-磷酸-葡萄糖、在UDP-葡萄糖焦磷酸化酶催化下1-磷酸-葡萄糖和UTP起反應形成UDP-葡萄糖，形成的UDP-葡萄糖是合成普魯蘭多糖、海藻糖、糖原和細胞壁葡聚糖的共同前體物。

1982年Catley和McDowell認為來自于UDP-葡萄糖的D-葡萄糖(G)通過磷酸酯鍵連接到膜的脂類分子(L-P-P)上形成L-P-P-G，來自UDP-葡萄糖的另一分子D-葡萄糖連續連接到L-P-P-G形成L-P-P-G-α-1,6-G和L-P-P-G-α-1,6-G-α-1,4-G，最后這個異潘糖基(isopanosyl)通過聚合作用形成普魯蘭多糖鏈。

2008年，Duan等人認為在普魯蘭多糖的合成過程中，從葡萄糖轉化為普魯蘭多糖需要3個關鍵酶：α-磷酸葡萄糖變位酶催化6-磷酸-葡萄糖轉化成1-磷酸-葡萄糖、在UDP-葡萄糖焦磷酸化酶催化下1-磷酸-葡萄糖和UTP起反應形成UDP-葡萄糖和形成的UDP-葡萄糖在葡萄糖糖基轉移酶作用下形成普魯蘭多糖。

在此基礎上，2015年Li等人提出了普魯蘭多糖可能的合成路徑。首先，UDP-葡萄糖上的葡萄糖基在葡萄糖基轉移酶的催化下，轉移至細胞膜脂類(Lph)受體上，并通過磷脂鍵形成Lph-Glu；接著在第二個葡萄糖轉移酶的催化下，UDP-葡萄糖上的葡萄糖基轉移至Lph-葡萄糖分子上，并通過α-(1,6)糖苷鍵連接形成異麥芽糖基(Lph-Glu-α-(1,6)-Glu)；接著，在第3個葡萄糖轉移酶的催化下重復上述UDP-葡萄糖的葡萄糖基轉移過程，通過α-(1,4)糖苷鍵連接至異麥芽糖基上形成異潘糖基(Lph-Glu-α-(1,6)-Glu-α-(1,4)-Glu)；最后，在普魯蘭多糖合成酶的作用下，異潘糖基作為結構單元聚合形成普魯蘭多糖。

但是上述假設的普魯蘭多糖合成途徑沒有任何遺傳和生化證據。因此，關于普魯蘭的生物合成途徑仍在不斷的研究中。

發明內容