[发明专利]一种兼具热稳定性和高活性的碳酸酐酶及应用

说明书

本发明提供一种兼具热稳定性和高活性的碳酸酐酶及应用，涉及生物化学领域，用于提升热稳型碳酸酐酶的CO₂催化转化活性，本发明将人的碳酸酐酶II的65位的丙氨酸、198、202位和203位的亮氨酸，243位天冬酰胺、244位组氨酸和245位精氨酸中的一个或一个以上进行突变，突变位点为一个或一个以上，操作步骤为：首先对碳酸酐酶结构的性质进行分析，在此基础上对残基进行突变，构建含有目的基因的载体，然后对蛋白进行表达，分离纯化和复性，最后对酶活进行测定，本发明可有效提高在高温条件下CO₂捕集转化效率。

技术领域

本发明涉及生物化学领域，具体涉及一种兼具热稳定性和高活性的碳酸酐酶及应用。

背景技术

碳酸酐酶(CA)是含Zn²⁺的金属酶，可将CO₂催化转化为HCO^3-的水合酶催化剂。CO₂的水合可逆反应在没有催化剂存在的条件下非常缓慢，相反，在碳酸酐酶存在的条件下，CO₂的水合可逆反应速率可以从15秒提升到每秒10⁶个反应。正是由于CA具备高效专一、环境友好等特点，近年来利用碳酸酐酶的CO₂捕集技术受到越来越多的重视。

在CO₂吸附过程中使用人碳酸酐酶II可以大幅降低化学吸附解析过程的能源消耗，但过程中的高温工作环境、体系内重金属离子的存在都对人碳酸酐酶II的稳定性和活性产生极大影响，严重制约其应用。同通常人CAII的失活温度在50℃左右，在此温度下停留15分钟后酶活几乎完全消失。而对于CO₂吸附，通常操作温度是在50℃,甚至以上，因此人碳酸酐酶II不能满足使用要求。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种兼具热稳定性和高活性的碳酸酐酶及应用，以氨基酸作基本单元对人碳酸酐酶II进行突变改造，以获得具备构建高活性的高温碳酸酐酶。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种兼具热稳定性和高活性的碳酸酐酶，将人碳酸酐酶II的65位的丙氨酸、198、202位和203位的亮氨酸，243位天冬酰胺、244位组氨酸和245位精氨酸中的一个或一个以上进行突变。

优选地，所述65位丙氨酸由谷氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、苏氨酸、赖氨酸或精氨酸中的一种取代。

优选地，所述198的亮氨酸由谷氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、苏氨酸、赖氨酸或精氨酸中的一种取代。

优选地，所述202位的亮氨酸由谷氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、苏氨酸、赖氨酸或精氨酸中的一种取代。

优选地，所述203位的亮氨酸由谷氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、苏氨酸、赖氨酸或精氨酸中的一种取代。

优选地，所述243位天冬酰胺由谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、赖氨酸或精氨酸中的一种取代。

优选地，所述244位组氨酸由谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、甘氨酸、酪氨酸或苏氨酸中的一种取代。

优选地，所述245位的精氨酸由谷氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、甘氨酸、酪氨酸、苏氨酸或赖氨酸中的一种取代。

上述兼具热稳定性和高活性的碳酸酐酶应用于CO₂的水合可逆反应。

(三)有益效果

本发明提供了一种兼具热稳定性和高活性的碳酸酐酶及应用，具有以下有益效果：