[發(fā)明專利]一種機(jī)器學(xué)習(xí)基因挖掘方法及氨基轉(zhuǎn)位用草銨膦脫氫酶突變體

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011644056.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112725298B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛亞平;程峰;吳冬陽(yáng);鄒樹(shù)平;徐建妙;鄭裕國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N9/06
• 分類號(hào): C12N9/06;C12N15/53;C12N1/21;C12P13/04;G06N20/00;C12R1/19
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 沈金龍

1.一種氨基轉(zhuǎn)位用草銨膦脫氫酶突變體，其特征在于，由來(lái)源于湖南假單胞菌(Pseudomonas hunanensis)的草銨膦脫氫酶突變所得，野生型草銨膦脫氫酶的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示，所述氨基轉(zhuǎn)位用草銨膦脫氫酶突變體的突變位點(diǎn)選自以下一種：

(1)E263D-K134R-H96A-R290V；

(2)E263D-K134R-H96A；

(3)E263D-K134R；

(4)E263D；

(5)E263N；

(6)E263C；

(7)E263G。

2.編碼如權(quán)利要求1所述氨基轉(zhuǎn)位用草銨膦脫氫酶突變體的基因。

3.一種基因工程菌，包括宿主細(xì)胞和轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞的目的基因，其特征在于，所述目的基因包含如權(quán)利要求2所述的基因。

4.如權(quán)利要求3所述的基因工程菌，其特征在于，目的基因還包括葡萄糖脫氫酶的編碼基因。

5.如權(quán)利要求4所述的基因工程菌，其特征在于，葡萄糖脫氫酶的編碼基因序列的GenBank登錄號(hào)為KM817194.1。

6.權(quán)利要求1所述氨基轉(zhuǎn)位用草銨膦脫氫酶突變體、權(quán)利要求2所述基因或權(quán)利要求3～5任一所述基因工程菌在制備L-草銨膦中的應(yīng)用。

7.一種L-草銨膦的制備方法，其特征在于，以2-羰基-4-(羥基甲基膦酰基)丁酸為底物，在無(wú)機(jī)氨基供體、輔酶循環(huán)系統(tǒng)及對(duì)應(yīng)輔助底物存在的條件下，利用催化劑催化底物反應(yīng)獲得L-草銨膦；

所述催化劑為以下一種：

(1)權(quán)利要求1所述氨基轉(zhuǎn)位用草銨膦脫氫酶突變體；

(2)能夠產(chǎn)生權(quán)利要求1所述氨基轉(zhuǎn)位用草銨膦脫氫酶突變體的基因工程菌或該基因工程菌經(jīng)裂解得到的粗酶液。

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述輔酶循環(huán)系統(tǒng)為以下至少一種：

(1)甲酸脫氫酶輔酶循環(huán)系統(tǒng)：包括甲酸脫氫酶、甲酸鹽和輔酶；

(2)葡萄糖脫氫酶輔酶循環(huán)系統(tǒng)：包括葡萄糖脫氫酶、葡萄糖和輔酶；

(3)乙醇脫氫酶輔酶循環(huán)系統(tǒng)：包括乙醇脫氫酶、異丙醇和輔酶。

9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述甲酸脫氫酶來(lái)源于乳桿菌屬(Lactobacillus buchneri)，氨基酸序列的NCBI登錄號(hào)為WP_013726924.1；所述葡萄糖脫氫酶來(lái)源于微小桿菌屬(Exiguobacterium sibiricum)，編碼基因的NCBI登錄號(hào)為KM817194.1；所述乙醇脫氫酶來(lái)源于乳桿菌屬(Lactobacillus brevis)，編碼基因的NCBI登錄號(hào)為L(zhǎng)K055285.1。

10.一種機(jī)器學(xué)習(xí)基因挖掘方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)建立決策樹(shù)：從基因庫(kù)中隨機(jī)選取序列，針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)工具包scikit-learn構(gòu)造，采用隨機(jī)森林n_estimator參數(shù)設(shè)置為1000，其余參數(shù)保留為默認(rèn)值：有放回地隨機(jī)選擇10個(gè)樣本，選擇好了的10個(gè)樣本用來(lái)訓(xùn)練一個(gè)決策樹(shù)，作為決策樹(shù)根節(jié)點(diǎn)處的樣本；

(2)設(shè)定特性，包括以下特性：

(a)蛋白質(zhì)大小：候選蛋白質(zhì)的長(zhǎng)度300-500個(gè)氨基酸，

(b)草銨膦脫氫酶的兩端必要特性序列：第一段為GGGKGG，第二段為VVTG、FVTG、VLTG、VFTG、FITG、FFTG、VVFG、FVFTG、VLFG、VFFG、FLFG、FFFG其中之一；

(3)決策樹(shù)分裂：當(dāng)每個(gè)樣本具有以上各特性時(shí)，當(dāng)決策樹(shù)的節(jié)點(diǎn)需要分裂，隨機(jī)從這各特性中選取出1個(gè)，決策樹(shù)形成過(guò)程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要按照步驟(2)來(lái)分裂，一直到不能夠再分裂為止；

(4)按照步驟(1)～(3)建立決策樹(shù)，形成隨機(jī)森林，將基因庫(kù)中的基因放入該隨機(jī)森林，讓隨機(jī)森林中的每一棵決策樹(shù)分別進(jìn)行判斷和分類，選擇基因最多的樹(shù)；

(5)將步驟4基因最多的樹(shù)中的基因與已知的草銨膦脫氫酶進(jìn)行氨基酸序列比對(duì)，選取其中序列相似度最高的基因作為篩選到的草銨膦脫氫酶基因。