[发明专利]一种可以增大电子传递的融合蛋白及其应用

说明书

本发明公开了一种可以增大电子传递的融合蛋白及其应用。本发明中发现的蛋白信息如下：由序列表中序列2的氨基酸序列组成的蛋白质，该蛋白含有铁硫簇，参与电子的传递并传至固氮酶形成H₂。实验表明在野生型鱼腥藻7120中表达本发现的蛋白时，转基因藻株能够增大H₂的生成。该蛋白的表达所用的启动子受铜离子浓度调控，当过表达株处在缺铜培养基中，H₂的积累量与野生株相同。该蛋白在藻株中表达可使糖原的积累量增大，提高藻体生物量的积累。

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体涉及一种可以增大电子传递的融合蛋白与其应用。

背景技术

由于化石燃料日益枯竭并且燃烧后造成环境污染，所以寻找清洁能源是解决问题的关键。氢能是所有的能源中能量密度最大的能量源，且燃烧后形成水，不会污染环境。特别是在当今环境问题已经严重影响人们的生活情况下，发展可再生和环境友好性能源是解决经济发展瓶颈的关键要素之一。在生产氢的过程中，利用生物产氢是不占用耕地、不消耗粮食，藻类生物利用无机物合成有机物并可以生产氢气，被认为是最具吸引力的获得氢气的方式之一。但是，其中需要解决的关键问题是有效提高藻类产H₂量。其中，鱼腥藻7120(Anabaena sp.PCC7120)是丝状蓝藻，是广泛用于光合作用与产H₂的重要模式藻种。因此，研究鱼腥藻7120产氢过程中的相关问题，能够更好的获得更多的H₂，也为其他生物的产氢提高提供理论基础。

近年来，人们将基因工程在藻类中应用来提高H₂量，在此过程中基因元件是重要的基础。开发具有能够提高藻类产H₂能力的新蛋白，不仅可以为工程藻株的设计提供可利用的基因元件，也可以对发展提高藻类产H₂的新方法提供依据，并对促进藻类能源资源的可持续发展有重要价值。

固氮酶将氢质子和电子生成H₂，但是由于固氮酶是以复合体形式存在，调控其酶的表达量是很难做到的，所以产氢阶段如何改变细胞中电子的流向，使之更多的流向固氮酶获得更高的H₂产量是藻类产氢研究的重中之重，目前大量研究多集中在胞内电子传递链阻断和产氢环境的研究上(比如加入电子传递抑制剂、删除非目的电子传递链上关键基因或利用缺硫培养环境等等)。但是，产氢过程中的关键酶是固氮酶，本发明拟对固氮酶及其所涉及的电子传递路径做相关修饰以便提高H₂的产量。

发明内容

本发明发现将鱼腥藻7120的Fd蛋白与nifH蛋白连接形成融合蛋白(FNET1蛋白)，能够显著生产更多的H₂。不囿于任何理论的，发明人推测FNET1蛋白可以做为电子传递的元件在细胞中行使功能，传递电子至固氮酶反应中心，能够与固氮酶其余亚基形成新的复合体，消耗电子和质子生成氢气，所以FNET1蛋白能够在具有固氮酶的宿主中传递电子后生成H₂的作用。

本发明的目的是提供一种增大电子传递的融合蛋白及其应用。

本发明所涉及的蛋白命名为FNET1，其氨基酸序列为SEQ ID No:2所示，含有铁硫簇。此蛋白可人工合成，也可先合成其编码基因再进行生物表达得到。因此，编码所述蛋白的核酸分子也属于本发明的保护范围。

所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA；所述核酸分子也可以是RNA、hnRNA或tRNA等。

在本发明的一个实施例中，所述核酸分子具体为核苷酸序列如SEQ ID No:1所示的DNA分子。

具体地，该DNA分子由1191个核苷酸组成，第1至1191位为ORF，编码氨基酸如SEQID No:2所示的FNET1蛋白。

含有上述核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也属于本发明的保护范围。