[发明专利]一种海藻糖合成酶基因优化序列及其应用

说明书

本发明提供了一种海藻糖合成酶基因优化序列，包含如SEQ ID No.1所示的DNA序列。所述海藻糖合成酶基因优化序列表达的氨基酸包含如SEQ ID No.2所示的序列。本发明的海藻糖合成酶基因优化序列，通过密码子优化，在不改变最终氨基酸序列的基础上，将灰色链霉菌来源海藻糖合成酶基因序列中大肠杆菌稀有密码子或低频密码子均进行合理优化，突破了异源基因在大肠杆菌中的基因翻译瓶颈，提高了基因翻译效率，实现了在大肠杆菌中高产量可溶性表达，解决了大肠杆菌异源表达效率低的问题，大大降低海藻糖合成酶的生产成本。本发明可提高海藻糖合成酶的工业产值，降低生产成本。

技术领域

本发明属于生物工程领域，具体涉及一种海藻糖合成酶基因优化序列及其制作方法和应用。

背景技术

海藻糖合成酶(Trehalose Synthase)通过分子内转苷作用，可催化麦芽糖中两个葡萄糖分子α,α-1,4-糖苷键转变成葡萄糖α,α-1,1-糖苷键，从而生成海藻糖。已报道利用生物酶法合成海藻糖存在TPS/TPP、TS、TreY/TreZ、TreP、TreT等5种途径。其中海藻糖合成酶途径(TS途径，又称Tres途径)仅需一种酶一步酶反应，在海藻糖的工业化生产中，相比传统酵母细胞提取法及其他生物合成途径具有底物廉价、工艺简单、易于调控等显著优点，是生物酶法工业化合成海藻糖研究的热点。

来源于灰色链霉菌Streptomyces griseus subsp. Griseus的海藻糖合成酶转化效率高、反应速度快，葡萄糖副产物少。但该酶在天然的灰色链霉菌中属于胞内酶，表达量极低，需浓缩上千倍才能检测到海藻糖合成酶活性（一种灰色链霉菌海藻糖合成酶基因及其应用，CN 102533801 A）。大肠杆菌(Escherichia coli) 繁殖迅速、培养简单、遗传背景清楚、表达系统成熟，利用基因工程法构建大肠杆菌工程菌株来表达灰色链霉菌海藻糖合成酶，有望解决这一问题。

外源蛋白在大肠杆菌中的表达差异，除受表达条件的直观影响外，外源基因自身特性的影响也至关重要。其中密码子的选择是左右表达量的参数之一，基因表达水平高低与嗜好密码子的使用程度之间存在较强的相关性。

密码子适应指数（Codon Adaption Index，CAI）反映基因编码区所有同义密码子中某一指定密码子的使用频率与最优密码子频率相符合的程度。取值范围在0-1之间，表达量较高的基因常具有较高的CAI值，表达量较低的基因则具有较低的CAI值，一般建议高表达优化CAI取值0.8-1.0范围。密码子使用频率分布（Condon Frequency Distribution，CFD），如基因序列出现有使用频率小于30 %的密码子，存在阻碍基因高效表达可能性。GC含量是鸟嘌呤和胞嘧啶所占DNA 4种碱基的比率。GC含量随DNA来源物种不同而异。GC含量高低影响DNA的密度，GC含量高，相应DNA密度也高，加热及加碱均不易使之变性，GC含量理想的比例范围是30 %-70 %。

灰色链霉菌密码子偏好性与大肠杆菌存在着很大差别，因此来源于灰色链霉菌的海藻糖合成酶的基因在大肠杆菌中的表达量低，工业上急需能够在大肠杆菌中高表达的新海藻糖合成酶基因。

发明内容

针对灰色链霉菌中海藻糖合成酶含量低，来源于灰色链霉菌的海藻糖合成酶的基因在大肠杆菌中的表达效率低的问题，本发明提供一种在大肠杆菌中高可溶性表达的海藻糖合成酶基因优化序列。

本发明的另一目的是提供一种含有上述海藻糖合成酶基因优化序列的表达载体。

本发明的再一目的是一种含有上述海藻糖合成酶基因优化序列的大肠杆菌基因工程菌株。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种海藻糖合成酶基因优化序列，包含如SEQ ID No. 1所示的DNA序列。