[发明专利]一种褐藻胶裂解酶及其制备方法

说明书

本发明属于药物化学、生物化工领域，涉及一种弧菌、褐藻胶裂解酶及制备方法。具体地，本发明涉及一种来源于潮间带污泥的弧菌FSJ59（Vibrio sp.FSJ59），该菌株具有营养条件简单、易培养的特点。本发明还涉及上述褐藻胶裂解酶的编码基因及其表达载体、细胞系。本发明所公开的褐藻胶裂解酶可以应用在食品、生物化工、化妆品与医药等领域。

技术领域

本发明属于药物化学、生物化工领域。

背景技术

褐藻胶是由 α-L-古罗糖醛酸和 β-D-甘露糖醛酸组成的酸性多糖，主要存在于褐藻类植物的细胞壁中，资源丰富。随着海洋环境的特殊性和海藻天然产物化学结构多样性特征认识的不断深入，以海藻碳水化合物类的高值化开发成为研究热点。特别是以功能性低聚糖为特色的保健产品、海洋药物、功能性制品等海藻高附加值产品的开发，具有广阔的市场前景。目前已开发和生产的国家级新药PSS、甘糖酯、海力特和已进入临床的新型抗艾滋病药物911、抗心血管的海洋新药1-D-聚甘酯、抗病毒海洋生物新药1-D-聚甘古糖酯，其原料基础均是褐藻低聚糖和寡糖。制备结构专一高特异性的高品质海藻寡糖片段，可作为新药源促进海洋药物的开发，也可以应用于海洋护肤品、作物栽培的增产剂和抗病剂等。褐藻胶降解产物的制备方法有多种，如酸法降解、超声降解、氧化降解、酶降解法等。其中酶法降解相较于化学法制备反应温和、易于控制，耗能低，产物回收率较高以及不会产生严重的污染等优点，更多的研究聚焦于酶法降法制备褐藻胶低聚糖。

褐藻胶裂解酶是可以特异性降解褐藻胶的酶，主要来源于海洋藻类，海洋软体动物、棘皮动物等体内和多种微生物，其中细菌类是褐藻胶裂解酶研究最为广泛的来源。按其降解褐藻多糖作用方式的不同，在 EC （Enzyme classification）数据库中被分为三类，多聚α-L-1,4-古洛糖醛酸裂解酶（EC 4.2.2.11）、多聚β-D-1,4-甘露糖醛酸裂解酶（EC4.2.2.3）和能降解上述两种片段的双功能褐藻胶裂解酶。它们分别以β消除方式作用于含有古洛糖和甘露糖的 C-O糖苷键，形成在非还原端C-4,5间具有不饱和双键4-deoxy-L-erythro-hex-4-enopyranosyluronic acid 结构，该寡糖在 230~240 nm 下有强吸收峰。CAZy(Carbohydrate-active enzymes) 数据库将 EC4.2.2 的酶根据其初级结构不同细化为22个多糖裂解酶(Polysaccharide lyase，PL) 家族，按照酶的氨基酸序列相似性加以分类，以反映各个酶的结构特征。褐藻胶裂解酶被划分在 PL-5、 PL-7 和 PL-15 家族中，其中大多数的褐藻胶裂解酶被列于PL-5 和PL-7 中。 PL-5 属α/α barrel 结构，PL-7 属β-jelly roll 结构，个别的褐藻胶裂解酶被列于PL-15 家族。例如来自鞘氨醇单胞菌Sphingomonas sp. A1 的 alginate lyase A1-Ⅳ和重组酶 A1-Ⅳ’，而 alginate lyaseA1-Ⅰ、 A1-Ⅱ属于PL-7家族，A1-Ⅲ属于 PL-5 家族。大多数 PL-5 和 PL-7家族的褐藻胶裂解酶分别降解pM (Polymannuronic acid) 和pG (Polyguluronic acid) 片 段，而 对 于PL-15，则两种情况均存在。

由于其具有底物专一性，褐藻胶裂解酶主要用于制备特异性结构的褐藻胶寡糖，研究褐藻胶的化学结构等方面；此外，褐藻胶裂解酶还可以应用于治疗肺囊肿性纤维化，制备海带、裙带菜等大型褐藻的原生质体及水产养殖动物的开口饵料，具有广阔的应用前景。但是，目前由于大多数产褐藻胶裂解酶的菌株的活性较低，产量较低，阻碍了褐藻胶低聚糖的制备，进一步阻碍了研究与应用的深入进展。因此，开发活性高、产量高的褐藻胶裂解酶、提高产褐藻胶裂解酶的菌株的活性成为了本技术领域的当务之急。

发明内容