[发明专利]肌酸激酶突变体、基因及突变体的应用

说明书

一种肌酸激酶突变体、基因及突变体的应用，该突变体以所附的序列2为参考序列，其具有选自第100位、第121位和第33位的至少一个突变，并且以肌酸和三磷酸腺苷二钠(ATP)为底物其具有比亲本高出至少50%的肌酸激酶催化活性。该肌酸激酶突变体可用于生产磷酸肌酸。

技术领域

本发明涉及分子生物学与生物技术领域，具体地说，涉及肌酸激酶突变体、基因及突变体的应用。

背景技术

磷酸肌酸(phosphocreatine)，是在肌肉或其他可兴奋组织(如脑和神经)中的一种高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暂时贮存形式。磷酸肌酸的作用非常多，其主要作用有以下七点：(1)心肌保护剂：磷酸肌酸广泛地分布于身体各组织，90％在肌肉组织中，磷酸肌酸是用来维持ATP水平的，磷酸肌酸通过开放合成通路和减少分解作用，保护肌纤维膜免受缺血损害并维持细胞的核酸储备。临床用于心麻痹症的心脏保护及心肌代谢窘迫的其他状况。适用于心肌缺血、肥厚、心梗及心衰的治疗(辅助治疗)，亦可用作各种心脏手术；(2)缓冲肌肉中酸性物质突然增高；(3)磷酸肌酸(CP)还参与能量运输，即把能量从线粒体运载到肌肉的其它部位；(4)运动员首选的运补剂：磷酸肌酸对于增加运动员的体能，提高运动成绩有明显的效果、安全有效，无副作用。在比赛中，磷酸肌酸(CP)水平的增加能提高训练和比赛成绩；(5)ATP的贮存形式：磷酸肌酸可以把高能磷酸转移给ADP生成ATP，因此磷酸肌酸是ATP的贮存形式；(6)与ADP作用而产生ATP：当体内肌酸磷酸激酶降低至零之前，脑组织缺氧时，磷酸肌酸均能与ADP作用而产生ATP；(7)缓冲剂的作用：磷酸肌酸除提供能量外，在大强度练习中还可以对控制肌肉中的酸性物质起缓冲剂的作用。这是因为磷酸肌酸在合成ATP过程中需要消耗大强度练习中堆积在肌肉中乳酸释放出来的氢离子，而肌肉中氢离子过多会阻碍肌肉收缩，所以磷酸肌酸能起缓冲作用并推迟疲劳的出现。

当前市场上的原料药磷酸肌酸是化学合成的，由于合成过程中需要用到有毒且易燃原料，政府不再颁发生产环保批文，严重引影响磷酸肌酸的应用。

随着生物科技的飞速发展，人类比以往任何时候更加关注自身的健康长寿和环境问题，2015年初，新的《环境保护法》正式施行，这部被誉为史上最严厉的环境保护法的出台，也反应了政府大力改进中国环保现状的决心。2015年3月中央政治局会议首提“绿色化”：“四化”变“五化”。“绿色化”是指“科技含量高、资源消耗低、环境污染少的产业结构和生产方式”。颠覆传统“高污染、高耗能、高碳排放”化学合成产业的绿色生物合成将成为下一轮产业经济新的增长点，并将成为生物经济的发动机。

尽管通过生物催化技术生产磷酸肌酸不仅高效且具有低碳环保，具有很强的竞争力，但用于生物催化技术生产磷酸肌酸的肌酸激酶活力较低，影响着该技术的工业化应用。

因此，提高肌酸激酶催化活力是降低绿色生物合成磷酸肌酸生产成本的关键因素。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术问题

本发明的目的在于提供高催化活性的肌酸激酶突变体。本发明的另一目的还在于提供含有编码本发明所述的肌酸激酶突变体的基因。本发明的再一目的在于将本发明的突变体应用于以肌酸和三磷酸腺苷(ATP)为底物，生产磷酸肌酸。

问题的解决方案

技术解决方案

本发明的技术方案如下：

一种肌酸激酶突变体，其中，以序列表的序列2为参考序列，其具有选自第100位、第121位和第33位的至少一个突变，并且以三磷酸腺苷和肌酸为底物时其具有比亲本高出至少50％的肌酸激酶催化活性。

所述的肌酸激酶突变体，其中，其中第100位的苯丙氨酸突变为酪氨酸。

所述的肌酸激酶突变体，其中，其中第121位的亮氨酸突变为天冬氨酸。