[發(fā)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

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• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112941061B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙廣華;曾瑞琪;呂晨艷;臧佳辰;張拓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)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(wù)所 11569
• 代理人: 蘇士瑩

本發(fā)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(shù)領(lǐng)域。本發(fā)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(fā)明還以所述突變體3Y?R為基礎(chǔ)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(huán)境，還可以通過離心將酶和底物、產(chǎn)物分離，實現(xiàn)酶的重復利用，使得Rubisco能夠適應工業(yè)應用，滿足大批量轉(zhuǎn)化CO₂產(chǎn)生糖類物質(zhì)的需求，從而應用于環(huán)境工業(yè)，食品工業(yè)、藥品工業(yè)、合成和轉(zhuǎn)化以及發(fā)酵工業(yè)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于蛋白酶技術(shù)領(lǐng)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(shù)

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)是外界CO₂進入生物體后轉(zhuǎn)化為有機碳的重要媒介，是卡爾文循環(huán)轉(zhuǎn)化CO₂第一步反應中的關(guān)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(zhuǎn)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(shù)量眾多，分布廣泛，但對大氣中CO₂的轉(zhuǎn)化也非常有限，導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力受到嚴重限制，要想提高糧食生產(chǎn)，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(jīng)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(xiàn)出具有C5對稱的五角形環(huán)形結(jié)構(gòu)。Tk-Rubisco具有極高的耐熱穩(wěn)定性，而且相比于其他Rubisco，它具有較高的CO₂的轉(zhuǎn)化效率，但它并不參與卡爾文循環(huán)產(chǎn)生為生命活動提供能量的糖類物質(zhì)，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(gòu)建模塊在體外以自組裝的方式制備成能適應工業(yè)應用的材料在國內(nèi)外還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)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(huán)，可在體外大規(guī)模轉(zhuǎn)化CO₂，降低環(huán)境中CO₂的含量并產(chǎn)生糖類物質(zhì)的前體物，可廣泛的應用于環(huán)境保護領(lǐng)域以及糖類物質(zhì)、功能性氨基酸等物質(zhì)的生產(chǎn)領(lǐng)域上。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種能夠體外參與卡爾文循環(huán)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(fā)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(yōu)選的，所述鹽溶液包括NaCl溶液。

本發(fā)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(yōu)選的，所述混合后形成的混合溶液的pH值為7.5～8.5。

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

優(yōu)選的，所述有機物包括葡萄糖合成前體物質(zhì)。

優(yōu)選的，所述葡萄糖合成前體物質(zhì)包括3-磷酸甘油酸。

本發(fā)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。