[发明专利]一种南极冰藻CPD光修复酶、其编码基因和表达载体以及该酶的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物学技术领域，具体涉及南极冰藻Chlamydomonas sp.ICE-L中CPD光修复酶、其编码基因，以及南极冰藻CPD光修复酶的应用。 

背景技术

随着现代工业生产的高速发展，大气层中臭氧层遭到了破坏，南北两极臭氧空洞的出现、扩大，使得辐射到地球表面的太阳光中紫外线增强，导致生物圈受紫外线伤害日益严重。大剂量的紫外线（主要是UV-B）对整个地球生态环境来说是一个灾难性的威胁。紫外线已明显地抑制了南极水域中浮游植物群落的光合作用。其危害的根本原因是，生物体中DNA的四种碱基在近紫外波段（UV-B，280～320nm）有强吸收，进而诱发DNA同一条链内相邻的嘧啶碱基产生嘧啶二聚体，破坏DNA结构，这些损伤将可引起变异，或导致细胞死亡。紫外线也给人类皮肤健康带来严重的威胁，由于人皮肤细胞DNA极易吸收中波紫外线，对DNA造成损伤，因此近年来皮肤癌、黑瘤病的发病率激增。近年来DNA光致损伤与修复机制的研究，尤其对DNA上氧化态胸腺嘧啶二聚体修复机理的研究引起了人们的极大关注，研究极地耐辐射植物的光修复机理，将其应用于工业化生产，对生物和人类的生存极为重要。 

南极冰藻生长在南极海冰、海冰边缘或海水中，是一种极端微生物。在南极生态系统中占有极其重要的地位，是南极重要的初级生产力，同时也是南极浮游动物、磷虾、鱼类的重要实物来源。强紫外线辐射是南极生物所承受的主要环境胁迫之一。尽管生活在强辐射的环境中，南极冰藻仍旺盛生长繁殖，这预示着南极冰藻细胞内除了合成抗辐射物质来吸收紫外线和清除自由基外，遗传学上对DNA紫外损伤的高效自我修复功能应是其适应这种恶劣环境的关键机制。研究证实，DNA光修复酶承担了修复DNA损伤并保持生物遗传稳定性的重要功能。光修复酶广泛的存在于各种生物中，可以通过色氨酸电子传递链将光信号传递给FAD，FDA发生氧化还原反应改变嘧啶二聚体结构，使之裂解。 

光修复酶在生物体内的含量极少，每个细胞约有10～20个光修复酶分子，这使得直接进行生物体光修复酶的分离纯化和体外活性等研究极为困难。因此有必要对长期生存于强紫外线辐射条件下的南极冰藻进行深入研究，以利用基因工程手段克隆其光修复酶基因，并将其转化到目的宿主中，使其完成光修复酶的过量表达和纯化。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种南极冰藻CPD光修复酶，是将其编码基因克隆到表达载体中，得到其编码产物，并将编码产物合理应用到化妆品、生物医药等相关领域，从而消除上述背景技术中缺陷。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是： 

一种南极冰藻CPD光修复酶，如（a）或（b）所述的蛋白质： 

（a）其如SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列； 

（b）将（a）中的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一至十个氨基酸残基且具有CPD光修复酶活性的由（a）衍生的蛋白质。 

（b）所述的蛋白质，例如将SEQ ID NO:2所示氨基酸序列中的第162位Ile替换为Val、或将SEQ ID NO:2所示氨基酸序列中的氨基酸N端缺失十个氨基酸、或将SEQ ID NO:2所示氨基酸序列中的氨基酸第76位氨基酸前添加Gln等，以上修饰均不改变蛋白活性，且由（a）衍生，均属于本发明的保护范围。 

本发明还提供了南极冰藻CPD光修复酶的编码基因。 

南极冰藻CPD光修复酶的编码基因，具有如SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列。 

或者，与SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列有90%以上同源性且编码光修复酶活性蛋白的核苷酸序列，能够编码（b）所述蛋白质的核苷酸序列。例如，针对将SEQ ID NO:2所示氨基酸序列中的第162位Ile替换为Val，SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列的第484-第486个核苷酸，替换为GTT；或针对将SEQ ID NO:2所示氨基酸序列中的氨基酸N端缺失十个氨基酸，SEQ ID NO:1所示的核苷酸3’端缺失33个核苷酸；或针对将SEQ ID NO:2所示氨基酸序列中的氨基酸第76位氨基酸前添加Gln，SEQ ID NO:1所示的核苷酸在5’端第228个核苷酸后添加 CAG。 

本发明还提供了南极冰藻CPD光修复酶的表达载体，该表达载体包括：导入了南极冰藻CPD光修复酶的编码基因而能够编码如（a）或（b）所述蛋白质的原核表达载体或真核表达载体。