[发明专利]一组环状糊精葡糖基转移酶及其编码基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一组环状糊精葡糖基转移酶及其编码基因和应用。

背景技术

环状糊精的英文为cyclodextrin，简称CD。环糊精是环糊精转葡萄糖基酶（CGTase）作用于淀粉的产物，是六个以上葡萄糖以α—1,4—糖苷键连结的环状寡聚糖，其中最常见、研究最多的是α-环糊精（α-CD）、β-环糊精（β-CD）、γ-环糊精（γ-CD），分别由六个、七个和八个葡萄糖分子构成，是相对大和相对柔性的分子。

环糊精的生成，主要是以淀粉为原料，经过环状糊精葡糖基转移酶（cyclodextrin glucano-transferase简称CGTases）的糖基转化作用而来。CGTases的专一性较低，在大多数情况下同时产生α-CD、β-CD和γ-CD三种产物。采用不同的CGTases产生的三种产物比例不同，现有的CGTases的主要转化产物是β-CD，同时也产生一定量的α-和γ-CD。现有的研究方向主要是两个方面：其一是从自然资源中寻求催化效果更好或专一性更高的酶；其二是对现有的酶蛋白进行定向改造从而获得催化效果更好或专一性更高的酶。

α-环状糊精为淀粉深加工的一类高值化产品，由六个葡萄糖基通过α-1，4葡萄糖苷键连接而成的环状低聚糖。在结构上，α-CD的立体结构呈圆筒形（一端大，一端小），具有“外亲水，内疏水”的特殊性及无毒的优良性能，可与多种客体化合物采用适当方法进行包结，从而改变被包结物质的溶解度、挥发性及化学反应性能等理化性质，提供一些非常有用的功能。α-CD在食品工业有如下应用前景：（1）将水不溶性或溶解度低的化合物制成水溶解度高的包封化合物；（2）使包封的化合物具有良好的稳定性（如保色、保香，耐热、耐酸、耐水解、抗氧化、防挥发等）；（3）屏蔽作用（掩盖食品中不愉快气味和苦味）；（4）除去食品中不需要的成分（如咖啡因、胆固醇等）；（5）具有乳化、发泡作用，可作乳化剂和发泡剂；（6）使液体状、油状、挥发性物料固化。目前，α-CD开发和应用的最大障碍是缺乏具有高α-环糊精转化活力的酶制剂，使得该产品的成本和价格高出β-CD的三倍，限制了其大规模应用。

在三种环糊精中,β-环糊精应用最为广泛。β-环糊精(β-Cyclodextyin)是由7个葡萄糖分子连续成的环状结构化合物,主体构型像个中间有空洞,两端不封闭的筒。在空洞结构中,空腔内由于受到C-H键的屏蔽作用形成了疏水区。较大开口端(上端)由C2和C3的仲羟基构成,较小开口端(下端)由C6的伯羟基构成,具有亲水性。有较好的热稳定性,加热到约200℃开始分解。由于其无还原端,没有还原性;容易形成各种稳定的水合物,无吸湿性;能在醇及水溶液中很好地结晶。可以将环糊精交链于聚合物上以环糊精为单体进行聚合或将官能团交链于环糊精分子上进行化学改性。利用这个特殊的筒结构,β-环糊精可与许多无机、有机分子结合成主客体包合物,并能改变被包合物的化学和物理性质,具有保护、稳定、增溶客体分子和选择性定向分子的特性,因而在食品、环境、医药、高分子合成、化妆用品、化学检测等方面都有广泛的应用。

γ-环糊精具有比β-环糊精更大的空腔，所以空腔可包合的客体分子范围更广。γ-环糊精具有比β-环糊精更好的水溶性，室温25℃时γ-环糊精溶解度为25.6g/100ml，而α-环糊精溶解度为12.7g/100ml水，β-环糊精溶解度则只有1.88g/100ml水。γ-环糊精应用前景比β-环糊精更为广阔，但目前由于生产规模较小，所以价格较高，限制了γ-环糊精的生产和应用。3种环糊精中，γ-环糊精内腔最大，具有更广泛的包埋客体分子的能力，并且其较高的水溶性、突出的乳化特性和安全性，使其在食品、制药和化妆品等领域具有很大的应用空间。

发明内容

本发明的目的是提供一组环状糊精葡糖基转移酶及其编码基因和应用。

本发明提供的环状糊精葡糖基转移酶，是将序列表的序列1所示蛋白质进行如下（a）和（b）两个突变得到的蛋白质：

（a）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为组氨酸；

（b）将序列表的序列1自N末端第195位氨基酸残基进行突变。

所述（b）中，所述突变可为如下（1）至（16）中的任意一种：

（1）将序列表的序列1自N末端第195位氨基酸残基由酪氨酸突变为精氨酸；

（2）将序列表的序列1自N末端第195位氨基酸残基由酪氨酸突变为赖氨酸；

（3）将序列表的序列1自N末端第195位氨基酸残基由酪氨酸突变为亮氨酸；