[發明專利]一種Tk-Rubisco突變體、線性組裝材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110294603.7
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112941061B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 趙廣華;曾瑞琪;呂晨艷;臧佳辰;張拓
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C12N9/88
• 分類號: C12N9/88;C12P9/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 蘇士瑩

本發明提供了一種Tk?Rubisco突變體、線性組裝材料及其制備方法和應用，涉及蛋白酶技術領域。本發明所述突變體3Y?R的氨基酸序列包括SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列。本發明還以所述突變體3Y?R為基礎制備得到了3Y?R線性組裝材料，所述3Y?R線性材料與野生型的Tk?Rubisco相比酶活性提高了1.4倍，所述線性材料能夠適應較高的溫度環境，還可以通過離心將酶和底物、產物分離，實現酶的重復利用，使得Rubisco能夠適應工業應用，滿足大批量轉化CO₂產生糖類物質的需求，從而應用于環境工業，食品工業、藥品工業、合成和轉化以及發酵工業中。

技術領域

本發明屬于蛋白酶技術領域，具體涉及一種Tk-Rubisco突變體、線性組裝材料及其制備方法和應用。

背景技術

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)是外界CO₂進入生物體后轉化為有機碳的重要媒介，是卡爾文循環轉化CO₂第一步反應中的關鍵酶和限速酶，它可以將1分子的1,5-二磷酸核酮糖和1分子的CO₂轉化成兩分子的3-磷酸甘油酸，從而合成葡萄糖，為生命活動提供能量。但Rubisco的催化效率非常低，雖然它的數量眾多，分布廣泛，但對大氣中CO₂的轉化也非常有限，導致農業生產力受到嚴重限制，要想提高糧食生產，最根本的解決方案就是提高Rubisco的羧化能力。存在于極端嗜熱古細菌Thermococcus kodakaraensis KOD1中的Ⅲ型Rubisco(Tk-Rubisco)已經可以成功地在體外進行克隆表達，它是由10個相同亞基組裝形成的10聚體蛋白，呈現出具有C5對稱的五角形環形結構。Tk-Rubisco具有極高的耐熱穩定性，而且相比于其他Rubisco，它具有較高的CO₂的轉化效率，但它并不參與卡爾文循環產生為生命活動提供能量的糖類物質，這對于Tk-Rubisco的高催化能力是一種浪費。目前，利用Tk-Rubisco作為構建模塊在體外以自組裝的方式制備成能適應工業應用的材料在國內外還未見報道。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種Tk-Rubisco突變體、線性組裝材料及其制備方法和應用，所述突變體及線性組裝材料能夠體外參與卡爾文循環，可在體外大規模轉化CO₂，降低環境中CO₂的含量并產生糖類物質的前體物，可廣泛的應用于環境保護領域以及糖類物質、功能性氨基酸等物質的生產領域上。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種能夠體外參與卡爾文循環的Tk-Rubisco突變體3Y-R，所述3Y-R的氨基酸序列包括SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列。

本發明還提供了一種包含上述3Y-R的3Y-R線性組裝材料，所述3Y-R線性組裝材料的制備原料包括3Y-R和鹽溶液；

在所述3Y-R線性組裝材料中，3Y-R和鹽溶液的濃度比為(1～5)μM：(0～0.5)M。

優選的，所述鹽溶液包括NaCl溶液。

本發明還提供了上述3Y-R線性組裝材料的制備方法，包括以下步驟：將所述3Y-R的溶液中與所述鹽溶液混合，4℃靜置12～24h，得所述3Y-R線性組裝材料。

優選的，所述混合后形成的混合溶液的pH值為7.5～8.5。

本發明還提供了上述3Y-R或上述3Y-R線性組裝材料在體外轉化CO₂為有機物中的應用。

優選的，所述有機物包括葡萄糖合成前體物質。

優選的，所述葡萄糖合成前體物質包括3-磷酸甘油酸。

本發明還提供了上述3Y-R或上述3Y-R線性組裝材料在緩解溫室效應中的應用。