[发明专利]一种高催化活性的D-阿洛酮糖 3-差向异构酶的突变体酶及其应用

说明书

技术领域

本发明公开一种高催化活性的D-阿洛酮糖 3-差向异构酶的突变体酶及其应用，属于酶的基因工程技术领域。

背景技术

D-阿洛酮糖 3-差向异构酶（DPE酶）属于D-塔格糖 3-差向异构酶（简称DTE）家族酶，可以催化多种酮糖C3位的差向异构，是生产稀有糖的良好的生物催化剂，可单独或与其他酶偶联合成多种碳水化合物，被广泛的应用于化学、食品和制药等领域。DPE酶可分别催化D-果糖和D-山梨糖生成D-阿洛酮糖和D-塔格糖。目前，DPE酶用于催化D-果糖和D-阿洛酮糖之间的转化，利用D-果糖生产D-阿洛酮糖。

随着由过量高能量食物摄入引发的一系列慢性病在世界范围内的爆发，膳食结构越来越受到人们的关注。新型的蔗糖替代品的开发和研究仍是功能性甜味剂领域具有重要经济价值和实际意义的当务之急。D-阿洛酮糖是一种稀有糖，具有多种营养和生理特性。D-阿洛酮糖可被用作低热量的甜味剂。D-阿洛酮糖已于2011年被FDA认定为GRAS食品，允许用于食品和膳食补充剂中。另外D-阿洛酮糖具有保护胰腺β-胰岛细胞，减少脂肪堆积和清除活性氧等生理作用，在制药业中有很大的应用前景。

虽然D-阿洛酮糖的需求量在日益增加，但在其在自然界中含量极少且极难获得。生物法制备D-阿洛酮糖是近年来的一个研究热点。高效的生物催化剂的开发对工业应用至关重要。因此，开发具有高催化活性的DPE酶对D-阿洛酮糖的生产有重要的意义。本实验室开发的梭状芽孢杆菌（Clostridium bolteae）DPE酶可以有效促进D-果糖与D-阿洛酮糖之间的转化（Min Jia, et al. 2013, Applied Microbiology and Biotechnology, DOI 10.1007/s00253-013-4924-8）。但为获得更适合的生物催化剂，通过定点突变的方法，对DPE酶进行分子改造，进一步提高其催化活性和热稳定性，以期得到酶学性质更适合工业应用的DPE酶。

发明内容

本发明提供一种高催化活性的D-阿洛酮糖 3-差向异构酶的突变体酶及其应用，对D-阿洛酮糖的生产有重要的意义。

本发明的技术方案：一种高催化活性的D-阿洛酮糖 3-差向异构酶DPE的突变体酶Y68I，将来源于梭状芽孢杆菌（Clostridium bolteae）ATCC BAA-613的D-阿洛酮糖 3-差向异构酶进行突变所得的单突变体酶；将原来DPE基因中第68位的酪氨酸Tyr替换为异亮氨酸Ile，命名为Y68I。

与野生型DPE酶相比，所述DPE的突变体酶Y68I的催化活性获得提高，与野生菌相比，其K_m值降低，k_cat/K_m得到提高。

 K_m，mMKcat，s^-1k_cat/K_m，s^-1 mM^-1野生菌54.4556.101.031Y68I46.0562.74  1.362．