[发明专利]一种低温酸性蛋白酶及其编码基因与应用

说明书

本发明公开一种低温酸性蛋白酶及其编码基因与应用。本发明首先公开了低温酸性蛋白酶，所述低温酸性蛋白酶是如下(a)或(b)所示的蛋白质：(a)由序列表SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)由序列表SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或插入得到的具有低温酸性条件下蛋白降解活性的蛋白质。本发明进一步公开了所述低温酸性蛋白酶在低温酸性条件下降解蛋白的应用。本发明低温酸性蛋白酶在4～10℃低温条件下仍具有高效的蛋白质降解活性，且具有较低的热灭活温度。

技术领域

本发明涉及酶工程领域。更具体地，涉及一种低温酸性蛋白酶及其编码基因与应用。

背景技术

以胃蛋白酶为代表的天冬氨酸蛋白酶，能够在酸性(pH1.5～pH5)条件下，作用于目标蛋白中芳香族氨基酸或酸性氨基酸的氨基所组成的肽键，实现对目标蛋白的水解。典型的天冬氨酸肽链内切酶在其活性中心包含两个天冬氨酸残基，该催化残基位于保守区Asp-Thr/Ser-Gly基序内并形成酶活性位点。哺乳动物的天冬氨酸蛋白酶以酶原的形式合成，然后再被激活为有功能的活性形式。生物体内天冬氨酸蛋白酶的主要功能是降解蛋白、抗原和促进其他酶的活化等。

目前酸性蛋白酶被广泛应用于轻化工生产、医疗卫生等领域。例如，酸性蛋白酶被应用于酒精工业中，通过其对原料颗粒间质细胞壁的水解作用，使原料中淀粉释放出来，有利于糖化酶的作用，提高原料出酒率。另外酸性蛋白酶水解释放的α-氨基酸为酵母菌提供了丰富的氮源，有利于酵母细胞的生长和产物合成。又如，酸性蛋白酶被广泛用作饲料添加剂，有助于降解饲料原料中的蛋白成分，提高饲料利用率。酸性蛋白酶的最适作用pH值与畜禽体内消化系统的比较一致，为了加强畜禽对蛋白质的消化吸收，酸性蛋白酶比其它类型的蛋白酶更适合于饲料工业。

目前大规模应用并商业化的酸性蛋白酶主要来自微生物(曲霉)和陆生哺乳动物(牛、猪等)，均为常温蛋白酶，最适催化温度在30～40℃。而具有低温水解活性的酸性蛋白酶罕有报道。低温催化相较于常温催化，具有其独特的技术优势，体现在：

(1)低温催化降低了酶反应温度，能够有效地实现工艺的节能降耗。以酒精发酵培养基前处理为例，如能实现中低温的酸性蛋白酶前处理，将节省反应器内加温(通常40℃)的能耗投入，并节省了维持恒温传热的设备投资；

(2)低反应温度，以及相应的酶的灭活温度降低，将能显著减少副反应或产物的非特异性降解。以酸性蛋白酶用于处理大豆蛋白制备血管紧张素酶抑制肽(ACE抑制肽)为例，反应结束后，为了灭活残留的酸性蛋白酶活性，防止活性肽分子在保存、运输过程中的进一步降解，常规的做法是通过高温灭活(80摄氏度处理30分钟)破坏酸性蛋白酶的催化活性。而与此同时，前一阶段生成的ACE抑制肽，不可避免的受到热处理的影响，发生部分降解。而低温酸性蛋白酶具有较低热灭活温度的特性，有助于减少上述过程带来的活性损失。

因此，提供一种在低温条件下具有降解蛋白活性的酸性蛋白酶具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种低温酸性蛋白酶及其编码基因，该酶可以在低温条件下具有降解蛋白的活性。

本发明的另一个目的在于提供上述低温酸性蛋白酶的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种低温酸性蛋白酶，被命名为lpepA1，来源于罗氏南极鱼(Notothenia rossii)；所述低温酸性蛋白酶是如下(a)或(b)所示的蛋白质：

(a)由序列表SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)由序列表SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或插入得到的具有低温酸性条件下蛋白降解活性的蛋白质。