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一种耐热的酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-12-06
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-04-26
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-05-06
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-12-06
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201811502434.6 申请日 2018-12-06
公开/公告号 CN109554383B 公开/公告日 2022-05-06
授权日 2022-05-06 预估到期日 2038-12-06
申请年 2018年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 C12N15/55C12N15/70C12N1/21C12R1/19 主分类号 C12N15/55
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 1
引用专利数量 1 被引证专利数量 0
非专利引证 1、2009.09.03Ruckert,C. et al..lipase[Streptomyces lividans TK24] GenBank:AIJ13909.1《.GenBank》.2014,第1页. 张敏文 等.微生物酯酶的研究进展《.广东第二师范学院学报》.2012,第32卷(第3期),第66-71页.;
引用专利 US2009221031A 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、授权、权利转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 安徽师范大学 当前专利权人 深圳新锐基因科技有限公司
发明人 朱国萍、王宝娟、王敖、李全发、王鹏、王源秀、吴爽、曹正宇、刘冯楠 第一发明人 朱国萍
地址 安徽省芜湖市北京东路1号 邮编 241000
申请人数量 1 发明人数量 9
申请人所在省 安徽省 申请人所在市 安徽省芜湖市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
南京匠桥专利代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
陈秀芳
摘要
本发明公开了一种耐热的酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途,所述的基因具有SEQ ID NO:1所示的碱基序列,本发明与现有技术相比,所述的基因在保障所编码蛋白质不变的前提下,对1257个核苷酸中的937个核苷酸进行了替换,起始密码子ATG,终止密码子TAA;A碱基248个,占比19.7%;T碱基328个,占比26.1%;C碱基299个,占比23.8%;G碱基382个,占比30.4%,GC含量也由菌株中的原始核苷酸占比的75.2%下降至54.2%。所制的基因工程菌在16‑30℃和0.01‑0.1mM IPTG条件下,在大肠杆菌中成功获得异源表达。
  • 摘要附图
    一种耐热的酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途
  • 说明书附图:abs-1
    一种耐热的酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途
  • 说明书附图:图1
    一种耐热的酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途
  • 说明书附图:图2
    一种耐热的酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途
  • 说明书附图:图3
    一种耐热的酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途
  • 说明书附图:图4
    一种耐热的酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-08-23 专利权的转移 登记生效日: 2022.08.11 专利权人由安徽师范大学变更为深圳新锐基因科技有限公司 地址由241000 安徽省芜湖市北京东路1号变更为518000 广东省深圳市南山区粤海街道滨海社区海天一路19、17、18号软件产业基地4栋D1101
2 2022-05-06 授权
3 2019-04-26 实质审查的生效 IPC(主分类): C12N 15/55 专利申请号: 201811502434.6 申请日: 2018.12.06
4 2019-04-02 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种耐热的酯酶编码基因,其特征在于:酯酶编码基因命名为estB',其具有SEQ ID NO:1所示的碱基序列。

2.含有权利要求1所述的一种耐热的酯酶编码基因的载体,其特征在于:所述的载体通过以下方法制备:将estB'与pET28b质粒连接,构建具卡那霉素Kan抗性的重组表达载体pET28b‑estB'。

3.含有权利要求1所述的一种耐热的酯酶编码基因的工程菌,其特征在于:所述的工程菌通过以下方法制备:将estB'与pET28b质粒连接,构建具卡那霉素Kan抗性的重组表达载体pET28b‑estB';
再将该重组表达载体pET28b‑estB'转化大肠杆菌感受态细胞,构建用于estB'表达的基因工程菌Rosetta(DE3)pLysS/pET28b‑estB',该重组工程菌同时具备卡那霉素Kan和氯霉素Cam抗性。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途,特别是涉及耐热的酯酶编码基因、载体、工程菌及其编码蛋白的用途。

背景技术

[0002] 酯酶(Esterases,EC 3.1.1.X)属于典型的α/β水解酶超家族,是一大类能够催化酯键水解和形成的酶类。酯酶催化反应具有底物范围广,反应过程中有立体特异性和区域专一性等优点,并且酯酶在催化底物合成和水解时不需要辅助因子,在有机溶剂中稳定性很高,因此酯酶被广泛应用于洗涤剂、食品工业、纺织工业、制药工业、临床诊疗、化妆品、生物柴油、农业和环境治理等领域。工业上对酯酶的需求与日俱增,酯酶已经成为除蛋白酶和淀粉酶之外在全球销售总量位居第三位的酶类,因此寻找适于工业生产的具有优良催化性能的酯酶成为全球研究者们感兴趣的课题。
[0003] 目前,变铅青链霉菌(Streptomyces lividans)全基因组序列已被测序,从已公布的数据库中寻找酯酶的编码基因并对其进行异源表达及酶学性质研究,以获得有价值的酯酶成为获取该酶的有效途径。但由于酯酶是一类对细胞有毒性的物质,在异源宿主表达时常会对宿主细胞造成毒性导致细胞的裂解,酯酶蛋白在折叠过程中常需要分子伴侣帮助其折叠成正确的构象,酯酶基因密码子的差异以及不同表达系统重组酯酶的糖基化等都会影响酯酶基因的异源表达,因此目前仅有少数酯酶基因在异源宿主中获得较好表达。
[0004] 变铅青链霉菌(Streptomyces lividands)TK24全基因组(Complete genome)核苷酸序列在GenBank数据库,登录号(Accession number)为CP009124。本发明所研究基因为染色体(NZ_CP009124)上的基因座(Locus tag)SLIV_14630,在染色体上的核苷酸序列起始位点(Start)为3329632,终止位点(Stop)为3330888,在GenBank中的蛋白质登录号(Accession)为AIJ13909。该段序列全长1257bp,编码418Aa,起始密码子(Initiationcodon)为TCA,终止密码子(Stop codon)为CAC,A碱基153个,占比12.2%;T碱基159个,占比12.6%;C碱基482个,占比38.3%;G碱基463个,占比36.8%;GC含量为
75.2%,体现了链霉菌基因组的高GC含量特征。由于该基因特定的碱基组成及高的GC含量在大肠杆菌中无法获得异源表达,也为该酶在工业中的应用造成了障碍。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的第1个技术问题是能够在大肠杆菌中进行表达的一种耐热的酯酶编码基因。
[0006] 本发明所要解决的第2个技术问题是含有上述编码基因的载体。
[0007] 本发明所要解决的第3个技术问题是含有上述编码基因的工程菌。
[0008] 本发明所要解决的第4个技术问题是含有上述编码基因的所编码蛋白的用途。
[0009] 本发明解决第1个技术问题的技术方案为,一种耐热的酯酶编码基因,所述的基因具有SEQ ID NO:1所示的碱基序列。
[0010] 本发明将基因座(Locus tag)SLIV_14630编码酯酶基因命名为estB,本发明的酯酶编码基因命名为estB',由于estB及estB'所编码蛋白质的氨基酸组成相同,故将其编码的蛋白质统一命名为EstB。
[0011] 本发明所述的含有上述编码基因的载体,通过以下方法制备:将estB'与pET28b质粒连接,构建具卡那霉素Kan抗性的重组表达载体pET28b‑estB'。
[0012] 本发明所述的含有上述编码基因的工程菌,通过以下方法制备:将estB'与pET28b质粒连接,构建具卡那霉素Kan抗性的重组表达载体pET28b‑estB';
[0013] 再将该重组表达载体pET28b‑estB'转化大肠杆菌感受态细胞,构建用于estB'表达的基因工程菌Rosetta(DE3)pLysS/pET28b‑estB',该重组工程菌同时具备卡那霉素Kan和氯霉素Cam抗性。
[0014] 所述的编码基因所编码的蛋白在洗涤剂、食品工业、纺织工业、制药工业、农业和环境治理领域的应用。
[0015] 由工程菌所制的EstB最适反应温度为55℃,最适反应pH是9.0,具有高度热稳定性,100℃下放置6h残余酶活在60%以上;以pNPA为底物,EstB在25℃,pH 9.0条件下比活力2+
为81.6U/mg;1mM的Mn 对酶有强的激活效应,可使酶活提高至145.7%,去垢剂Tween‑80对EstB的酶活有高效的激活作用,0.1%和1%的Tween‑80可分别使酶活性性提高63.3%和
39.6%。
[0016] 本发明与现有技术相比,所述的基因在保障所编码蛋白质不变的前提下,对1257个核苷酸中的937个核苷酸进行了替换,起始密码子ATG,终止密码子TAA;A碱基248个,占比19.7%;T碱基328个,占比26.1%;C碱基299个,占比23.8%;G碱基382个,占比30.4%,GC含量也由菌株中的原始核苷酸占比的75.2%下降至54.2%,并且在密码子偏好性方面更利于该编码基因在大肠杆菌中的异源表达。
[0017] 所制的基因工程菌Rosetta(DE3)pLysS/pET28b‑estB'在16‑30℃和0.01‑0.1mMIPTG条件下,在大肠杆菌中成功获得异源表达。

实施方案

[0023] 下面结合实施例对本发明作详细的说明。
[0024] 实施例1:表达质粒及表达工程菌的构建
[0025] a、将SEQ ID NO:1所示的碱基序列estB'交由金斯瑞生物科技公司合成;
[0026] b、将SEQ ID NO:1所示的碱基序列estB'与载体pET28b连接,构建具有Kan抗性的表达质粒pET28b‑estB';即将基因estB'序列和载体pET‑28b(+)分别进行Nde I和Xho I对应酶切,酶切条件为37℃,反应6h。将双酶切的基因estB'与载体pET‑28b(+)进行连接,构建表达质粒pET28b‑estB',连接条件为16℃反应过夜。
[0027] c、取出冻存的大肠杆菌感受态细胞Rosetta(DE3),冰浴复苏,10min,直至融化取100μl复苏后的细胞,加入到含10μl质粒pET28b‑estB'的EP管中,轻旋混匀内容物,冰浴
30min,中间轻摇数次,防止菌体沉淀;42℃热休克90s,避免摇动;冰浴5min;加500μlLB培养液,摇床37℃振荡培养1~2h,得到转化的菌体;吸取转化的菌体100μl,涂布于含有卡那霉素Kan和氯霉素Cam抗性的LB固体平板上,待平板表面的菌液被吸收后,放入37℃恒温培养箱倒置培养过夜。平板上长出的菌落即为具Kan和Cam双重抗性的重组工程菌Rosetta(DE3)pLysS/pET28b‑estB'。
[0028] 实施例2:EstB的表达和纯化
[0029] 挑取实施例1所制的重组工程菌Rosetta(DE3)pLysS/pET28b‑estB'于含Kan和Cam抗性的5ml LB液体培养基的试管中,37℃,225rpm,过夜扩大培养;培养物以1:100接种于含50ml LB液体培养基的锥形瓶中,37℃,225rpm,振荡培养至OD600为0.6时;加入0.01‑0.1mM异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl‑β‑D‑thiogalactopyranoside,IPTG),16℃诱导表达24h;
2+
4℃,5,000rpm,离心5min,收集菌体,超声波破碎;用Co 离子亲和柱纯化,并对纯化蛋白进行蛋白质浓度检测,以牛血清蛋白为标准,纯化后的酯酶蛋白浓度为0.786mg/ml。依据酯酶EstB的氨基酸组成,该蛋白质共有418个氨基酸组成,分子量(Molecular weight)为
43.79kDa,等电点(Isoelectric point)为5.92,脂肪族氨基酸指数(Aliphatic index)为
92.97%。
[0030] 实施例3:EstB酶活检测的标准体系
[0031] EstB酶活检测标准体系为1ml,980μl50mMTris‑HCL(pH 9.0),10μl0.5mM的对硝基苯酚丁酸酯,10μl纯酶液,使用可以自动控温的Cary 300UV分光光度计,检测波长为410nm。反应温度25℃,反应时间5min。
[0032] 实施例4:EstB最适pH值试验
[0033] 除在相应的pH范围使用对应的缓冲液:pH 6.0‑7.0,50mMSodiumcitratebuffer;pH 7.0‑9.0,50mMTris‑HCl buffer;pH 9.0‑10.5,50mM K2HPO4‑NaOH buffer,外,其余与标准条件相同,试验独立重复3次,结果如图1所示,EstB的最适pH是9.0。
[0034] 实施例5:EstB最适温度试验
[0035] 除设置反应温度(10℃‑60℃),外,其余与标准条件相同,试验独立重复3次,取平均值。结果如图2所示,表明该酶的最适温度是55℃。
[0036] 实施例6:EstB热稳定性检测
[0037] 将实施例2所制的EstB蛋白在55℃和100℃分别温育一定时间,采用标准检测体系,25℃检测残余酶活,确定热稳定性,以未处理的纯酶活性设为100%。结果如图3所示,该酶在55℃条件下放置175h酶活性仍无明显变化,100℃下EstB放置6h残余酶活在60%以上,8h后酶活仍在30%以上,表明该酶具极强的热稳定性。
[0038] 实施例7:EstB最适底物测定
[0039] 采用标准的测定体系,测定相同浓度不同链长(C4‑C16)对硝基苯酚酯类底物的比活力。一个酶活单位(U)的定义为每分钟从对硝基苯酚酯催化产生1μmol对硝基苯酚所需的酶量,重组酶活通过对硝基苯酚标准曲线计算得出。酶的比活力(U/mg)指每毫克质量的蛋白质中所含的某种酶的催化活力。结果如表1所示:当底物为对硝基苯酚乙酸酯时酶的比活力最高,达81.6U/mg。
[0040] 表1酯酶EstB的比活力
[0041]Compounds Specific activity(U/mg)±SD
pNPA2 81.6±1.0
pNPB4 67.2±2.2
pNPC6 55.8±1.4
pNPC8 28.8±1.1
pNPC10 19.2±0.4
pNPL12 15.7±0.2
pNPM14 13.4±0.7
pNPP16 12.7±0.5
[0042] 实施例8:EstB酶活受金属离子、EDTA和PMSF(苯甲基磺酰氟)的影响。
[0043] 采用标准测定体系,分别添加金属离子、EDTA和PMSF检测EstB酶活力,所用缓冲液终浓度为50mM Tris‑HCl,以不加化学试剂的酶活力设为100%,实验独立重复3次,其结果如表2:
[0044] 表2EstB活受金属离子、EDTA和PMSF的影响
[0045]
[0046] 如表2所示:1mM的Mn2+对酶最强的激活效应,可使酶活提高至145.7%,随Mn2+浓度2+
增加,10mM的Mn 对酶的激活作用略有降低,仍可使酶活提高至131.9%;在所有被检测的金
3+ + + 2+
属离子中,大多数金属离子随其浓度增加酶活性降低,但Fe 、K 、Na、Ca 当其浓度从1mM增
2+ 2+
至10mM时,酶活性有一定程度的增加,Mg 随其浓度增加酶活无明显影响;10mM的Ni 对酶的抑制作用最强,可使酶活性降低至11.6%;1mM及10Mm EDTA对EstB催化活性无明显影响;
PMSF对酯酶有一定程度的抑制作用,1mM及10Mm的PMSF可分别使酶活降低至65.2%和
55.0%。
[0047] 实施例9:EstB酶活受有机溶剂的影响。
[0048] 采用标准测定体系,分别检测不同有机试剂对酶活的影响,以不加化学试剂的酶活力设为100%,实验独立重复3次,其结果如表3:
[0049] 表3EstB活性受有机溶剂的影响
[0050]
[0051] 所有被检测的有机溶剂均对酯酶EstB的酶活产生抑制作用,且随含量增加对酶活性的抑制作用增强。含量为15%的乙醇对酶活的抑制作用最小,仅降低至93.7%;酯酶EstB对甲醇、二甲基甲酰胺、异丙醇也具一定的耐受作用,该三种有机溶剂体积占比15%时,EstB的酶活仍可保持在80%以上。
[0052] 实施例10:EstB酶活受去垢剂的影响。
[0053] 采用标准测定体系,分别检测不同去垢剂对酶活性的影响,以不加化学试剂的酶活力设为100%,实验独立重复3次,其结果如表4:
[0054] 表4EstB活性受去垢剂的影响
[0055]
[0056] CTAB为十六烷基三甲基溴化铵。
[0057] Tween‑80对EstB的酶活有高效的激活作用,0.1%和1%的Tween‑80分别可使酶活性性提高63.3%和39.6%。0.1%的Tween‑20可使酶活提高12.8%,0.1%的Span‑20和SDS对酶活无明显影响,0.1%的Triton X‑100和CTAB对酶活有一定程度的抑制作用;随着去垢剂浓度的提高,当体积比提高至1%时酶的活性均有所降低,其中CTAB和SDS对酶的抑制作用最强,均可使酶活下降至30%。

附图说明

[0018] 图1实施例2所制的EstB的pH值与相对活力示意图。
[0019] ■Na‑citrate(pH6.0–7.0);●Tris–HCl(7.0–9.0);▲KH2PO4–NaOH(9.0–10.5)。
[0020] 图2实施例2所制的EstB的温度与相对活力示意图。
[0021] 图3实施例2所制的EstB在55℃下的热稳定性示意图。
[0022] 图4实施例2所制的EstB在100℃下的热稳定性示意图。
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