[发明专利]海带α型碳酸酐酶基因Sjα-CA3及其编码蛋白和应用

说明书

本发明公开了海带α型碳酸酐酶基因Sjα‑CA3及其编码蛋白和应用，基因Sjα‑CA3的cDNA序列如SEQ ID NO:1所示，其DNA序列如SEQ ID NO:2所示；上述基因Sjα‑CA3编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示，通过上述基因Sjα‑CA3和表达载体构建所获得的重组蛋白rSjα‑CA3的氨基酸序列如SEQ ID NO:4所示，且重组蛋白rSjα‑CA3具有CO₂水合反应的酶活性和酯酶反应活性；本发明的基因上述Sjα‑CA3、其编码蛋白和重组蛋白rSjα‑CA3可应用于高产转基因海带作物的培育。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及海带α型碳酸酐酶基因Sjα-CA3及其编码蛋白和应用。

背景技术

海带(Saccharina japonica)对CO₂的吸收有助于缓解温室气体及水体酸化，HCO₃^-占海水总无机碳含量的90％左右，是海水无机碳的主要形式；而CO₂所占的比例不足无机碳总量的1％，但海带等大型海藻的光合作用效率却远远高于陆地植物(GaoMcKinley，1994)。这是因为多数海藻存在一种无机碳浓缩机制(CCM)，可以增加1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(RuBisCO)周围的CO₂浓度，使藻体能固定更多的CO₂以提高其光合作用效率。在CCM中，碳酸酐酶(Carbonic anhydrase，CA)是一个不可缺少的组分，CA是一种含锌金属酶，能够有效地催化与CO₂之间的可逆反应，有助于将CO₂运输到RuBisCO周围。到目前为止，已经报道的CA有8种亚型，它们分别是α-CA、β-CA、γ-CA、δ-CA、ε-CA、ζ-CA、η-CA和θ-CA，其中，前三者广泛分布在植物、动物、真细菌和古细菌中。

发明内容

本发明的主要目的在于提供海带α型碳酸酐酶基因Sjα-CA3。

本发明的另一目的在于提供上述基因Sjα-CA3的编码蛋白。

本发明的目的之三在于提供上述基因Sjα-CA3与表达载体构建获得的重组蛋白rSjα-CA3。

本发明的目的之四在于提供上述基因Sjα-CA3、和/或其编码蛋白、和/或其重组蛋白rSjα-CA3在培育高产转基因海带作物上的用途。

本发明在海带高通量测序得到一条长为774bp的contig序列基础上，利用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends，RACE)等技术获得该基因的cDNA全长序列如SEQ ID NO:1所示，它长1496bp，包括332bp的5′-非翻译区(un-translated region，UTR)，297bp且具有明显poly A尾的3′-UTR和840bp的开放阅读框(open reading frame，ORF)；它编码一个由279个氨基酸组成的蛋白如SEQ ID NO:3所示，相对分子质量为31.19kD，等电点为4.85。经TMHMM和iPSORT预测，该蛋白在N端开始的第11Ile-33 Arg位氨基酸具有一段强疏水性的跨膜区，同时存在长度为33个氨基酸的信号肽，酶切后的成熟蛋白由246个氨基酸组成，相对分子质量为27.52kD，等电点为4.61。通过在NCBI网站中进行同源性搜索和比对，发现该蛋白属于α-CA家族，它与海带基因Sjα-CA1(GenBank登录号：AEF33616.1)所编码的蛋白序列具有47％的一致性，与基因Sjα-CA2的编码蛋白序列具有49％的一致性，基因Sjα-CA2的cDNA序列如SEQ ID NO:5所示，其DNA序列如SEQ ID NO:6所示，基因Sjα-CA2编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:7所示，且基于34个CA的氨基酸序列所构建的邻接和最大似然聚类图也显示，该CA与其它物种的α-CA聚为一支，因此将该基因命名为Sjα-CA3。