[发明专利]cupin蛋白结构域在制备α‑淀粉酶抑制剂中的应用

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学领域，涉及cupin蛋白结构域在制备α-淀粉酶抑制剂中的应用。

背景技术

高等植物在种子成熟过程中能够合成大量的贮藏蛋白并作为种子萌发过程中最初的物质和能量来源，其含量一般能够占到种子中总蛋白的80％左右。种子中贮藏蛋白根据溶解性不同将其分为溶于水的白蛋白、溶于稀盐溶液的球蛋白、溶于乙醇/水混合物的醇溶蛋白和溶于稀酸或稀碱的谷蛋白。某些贮藏蛋白能够有效地抑制真菌和细菌的生长，帮助植物抵抗外界病原体的侵染，对植物体的防御体系起到重要作用；贮藏蛋白除了能够为人类提供充足的营养物质外，其中一些蛋白还具有临床应用研究价值，已有研究表明植物种子中一些贮藏蛋白属于食物致敏原蛋白，能够引起人体免疫反应，如大豆、鹰嘴豆、黄芥、蓖麻等植物种子中的一些贮藏蛋白能够与过敏病人体内的血清IgE抗体结合，引发过敏反应，所以对种子中贮藏蛋白功能的研究具有重要的研究和利用价值。

蛋白类α-淀粉酶抑制剂广泛分布存在于动物、植物和微生物体内。植物在生物进化过程中由于不断受到来自于昆虫和病原微生物的侵害而进化产生淀粉酶抑制剂等生物防御物质来提高自身的生存几率，获得生存进化上的优势。在植物籽实中α-淀粉酶抑制剂含量尤为丰富多样，尤其在禾本科和豆科植物的种子果实中存在着多种类型的蛋白类α-淀粉酶抑制剂，对植物本身起到重要的保护作用。植物来源蛋白类α-淀粉酶抑制剂目前可分为六类：Kunitz-like、Knottin-like、Cereal-like、Lectin-like、γ-Purothionin-like和Thaumatin-like。α-淀粉酶能够将淀粉水解为单糖葡萄糖作为机体吸收的能量来源，在人们日常生活膳食中发挥着重要的作用。α-淀粉酶抑制剂能够有效地不同来源的α-淀粉酶结合形成酶-抑制剂的复合物，使α-淀粉酶活性丧失或降低来阻碍食物中碳水化合物的水解和消化。基于α-淀粉酶抑制剂自身的特点，α-淀粉酶抑制剂在医学和农业生产中有广泛的应用前景，一方面α-淀粉酶抑制剂可以作为防治和治疗高血糖、糖尿病及高血脂等疾病的药物，另一方面也可以应用于日常生活中保健，控制饮食，减少肥胖；同时α-淀粉酶抑制剂基因及产物对农业昆虫防治和减少杀虫剂使用、保护生态环境有重要的应用价值。

与其他蛋白家族相比，cupin结构域蛋白家族是迄今为止发现的生物化学功能范围最广的蛋白家族，cupin家族蛋白功能涉及到细菌细胞壁结构中碳水化合物修饰所需的异构酶与表异构酶、植物种子中贮藏蛋白以及哺乳动物中转录因子等。目前初步将cupin家族蛋白至少分为18个种类，但随着对此家族蛋白的深入研究，关于cupin蛋白更多的生物功能将被陆续揭示，但在cupin结构域蛋白中尚未有具有α-淀粉酶抑制剂活性的蛋白种类得以相关研究与报道。

发明内容

本发明的目的提供具有cupin结构域的蛋白在制备α-淀粉酶抑制剂中的应用。

本发明的目的可通过如下技术方案实现：

cupin蛋白结构域在制备α-淀粉酶抑制剂中的应用。

所述的α-淀粉酶优选来源于哺乳动物、植物、昆虫、真菌或细菌的α-淀粉酶；进一步优选来源于人唾液的α-淀粉酶，来源于棉铃虫幼虫唾液、中肠和血液中的α-淀粉酶，来源于马铃薯甲虫幼虫唾液和中肠中的α-淀粉酶，来源于猪胰腺、玉米、枯草芽孢杆菌或米曲霉的α-淀粉酶。

所述的cupin蛋白结构域为天然存在或人为进行改造的与cupin结构具有相同或相似性的蛋白结构域。

cupin结构是指由至少6个β-折叠片形成的桶状结构，cupin结构域由两个保守的基本区域组成，每个区域中个含有两个β折叠二级结构，两个基本保守区域之间通过一段可变化的环状结构相连接；一个保守区域的基本构成为G(X)₅HXH(X)_3,4E(X)₆G，另一个保守区域基本构成为G(X)₅PXG(X)₂H(X)₃N，但保守区域中的氨基酸在一些cupin家族蛋白中表现出非保守性。

所述的cupin蛋白结构域来源于高等绿色植物、芽孢杆菌、子囊菌中，含有cupin结构域蛋白家族包括种子11S和7S贮藏蛋白、萌发素以及多种功能性蛋白。

所述的具有cupin结构域的蛋白优选来自鹰嘴豆贮藏蛋白Q9SMJ4蛋白。所述的鹰嘴豆贮藏蛋白Q9SMJ4蛋白含有2个cupin结构域，分别位于其α和β亚基链上，其结构域范围分别为36-189aa和333-444aa。