[发明专利]一种过氧化物酶、其编码基因及其表达和用途

说明书

本发明属于基因工程领域，具体涉及一种过氧化物酶、其编码基因及其表达和用途，包括如下氨基酸序列:(1)如SEQ ID NO.1‑2任一所示的氨基酸序列；(2)与(1)中所述的SEQ ID NO.1‑2任一所示的氨基酸序列具有85％以上的同源性的氨基酸序列；上述过氧化物酶是申请人从自然界中寻找和筛选的具有高稳定和高活性的过氧化物酶的氨基酸序列，克服现有技术中的过氧化物酶热稳定性、pH稳定性、H₂O₂和有机试剂浓度耐受方面较差的缺陷。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及一种过氧化物酶、其编码基因及其表达和用途。

背景技术

过氧化物酶(Peroxidase，简称POD)，广泛地存在于动物、植物和微生物中，并在其中扮演着重要角色。它利用过氧化氢来催化氧化多种有机和无机底物。大多数过氧化物酶是分子量在28-500kDa之间的含血红素的酶。过氧化物酶的分类如下：第一大类是将POD划分为两个超级家族，一个超级家族是由植物、真菌和细菌来源组成的POD，另一个超级家族则是由来源于动物形成的POD。对第一个超级家族中的植物POD的研究做了细分，具体的分类已达到几十种，大致的分类可归为三大类：第一类是胞内型POD；第二类是从高等植物里分泌的POD，它的活性决定了植物是否有良好的生理功能；第三类是存在于真菌的胞外POD。除了第一大类的分类外，还可以根据其他的标准对POD进行分类，以下的两大类分类的依据分别是从POD的来源和POD等电点(PI)的高低来进行分类的。第二大类的分类根据植物来源的不同将POD分为大麦过氧化物酶(BP)、大米过氧化物酶(RP)、棉花过氧化物酶(CP)、大豆过氧化物酶(SBP，拉丁文名Glycine max)、花生过氧化物酶(PP)、辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase，简称HRP，拉丁文名Armoracia rusticana)和番茄过氧化物酶(TP)等。第三大分类则是按照等电点高低将POD分为中性(pI＝7.0)POD、酸性(pI<7.0)POD和碱性POD(pI>7.0)。

POD作为一类重要的氧化还原酶，能有效催化一系列化学反应。其作为显色体系的关键组分广泛地应用在一些常规生化检测项目，如酶联免疫检测，临床领域比色检测；在环保领域，对于含酚类和芳香胺类化合物的去除有潜在的应用价值；在生物催化有机合成领域，可被用来催化合成导电高分子材料聚苯胺。过氧化物酶在电化学领域也有应用，它可以固定在电极上用于测定H₂O₂和有机氢过氧化物的分析系统。

HRP是目前研究最深入和应用最多的过氧化物酶。据估算，全球每年对HRP的需求大约100kg以上，约2亿美元的市场价值。然而，由于HRP具有相对较低的热稳定性和较差的pH稳定性，限制了其应用范围，如将HRP应用于电化学领域领域，由于HRP在H₂O₂浓度较大时会失活，只能与生物传感器结合测定低H₂O₂浓度的样品。许多研究试图通过化学修饰和基因工程改造等方法提高辣根过氧化物酶稳定性，但效果都不理想。

因此，从自然中寻找更稳定的尤其在热稳定性、pH稳定性、H₂O₂和有机试剂浓度耐受方面要远优于HRP的POD具有非常重要的意义，这些性质决定了POD在存储稳定性和化学催化稳定性等方面具有优势，使其在生物化工和环保等对酶的稳定性要求极高的应用领域具有潜在的利用价值。另外，由于POD在动植物中的含量极低，从动植物中大量提取POD不仅成本高，而且会破坏生态环境。基因工程表达是一种潜在的解决POD来源问题的途径之一，提供一种能够高效表达POD的方法，不仅可以减少破坏生态环境的活动发生，而且可以实现大规模发酵生产。

发明内容