[发明专利]一种蛋氨酸亚砜还原酶及其编码基因、制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种蛋氨酸亚砜还原酶，选自如下(a1)‑(a3)中的任一种：(a1)其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；(a2)为与SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列具有至少85％同源性的氨基酸序列；(a3)具有(a)或(b)所示的氨基酸序列的不丧失生物活性的同系物、衍生物、片段或突变体。本发明首次提供了雨生红球藻的蛋氨酸亚砜还原酶的序列，为硒蛋白MsrA的基因工程表达奠定基础，有利于实现具有高催化活性的蛋氨酸亚砜还原酶的大规模工业生产。本发明还公开了编码上述蛋氨酸亚砜还原酶的基因，重组表达载体、重组细胞系或重组菌株，有利于实现MsrA的体外基因工程表达，降低了MsrA的获得成本。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及一种蛋氨酸亚砜还原酶、蛋氨酸亚砜还原酶基因、重组表达载体、重组细胞系或重组菌株及其用途，以及蛋氨酸亚砜还原酶基因的cDNA序列的制备方法、蛋氨酸亚砜还原酶的制备方法、蛋氨酸亚砜还原酶的检测引物和检测探针、芯片或试剂盒。

背景技术

生物体内氧气在正常代谢时经过不完全还原可生成活性氧化合物（ROS，ReactiveOxygen Species），主要包括超氧阴离子自由基、过氧化氢、过氧亚硝基阴离子、次氯酸、单线态氧和羟基自由基等。ROS可以与一系列生物分子作用，引起氧化损伤或者影响许多信号转导过程，调控细胞增殖、分化和凋亡，同时，ROS也与一系列的疾病，如心脑血管疾病、癌症、阿尔兹海默症以及渐冻症（ALS）等疾病的发生、发展和治疗密切相关。

细胞受胁迫后形成ROS的主要目标是两种含硫氨基酸半胱氨酸（Cys）和蛋氨酸（Met），Cys和Met对活性氧非常敏感，其硫原子极易被氧化。Met被氧化导致蛋白质中蛋氨酸亚砜（MetO）的形成，Met作为蛋白质合成中通用的起始氨基酸，MetO的产生可能导致蛋白结构改变和催化功能异常，影响细胞的正常功能。为了抵消ROS的破坏，生物体进化出了多种ROS清除和修复机制，包括低分子量化合物和抗氧化应激的抗氧化酶。蛋氨酸亚砜还原酶（Msrs）是目前唯一确定的蛋白质蛋氨酸亚砜残基特征性还原酶，能够将蛋氨酸亚砜（MetO）还原为蛋氨酸（Met），起到调节蛋白质的功能、调控相关信号通路、修复氧化损伤蛋白、防止氧化应激等作用。目前，已有研究表明Msrs在机体的衰老、神经退行性疾病、白内障等相关生理和病理过程中发挥保护作用。

蛋氨酸亚砜还原酶（Msrs）广泛存在于大多数原核和真核生物中如细菌和人类等，生物体内已经发现的也是研究最多的Msrs主要有蛋氨酸亚砜还原酶 A（MsrA）和蛋氨酸亚砜还原酶 B（MsrB）两种。MsrA能够特异性地还原蛋白质和游离的蛋氨酸-S-亚砜，而MsrB只能还原蛋白质中的蛋氨酸-R-亚砜。MsrA的保守催化位点中含有硒代半胱氨酸残基（Sec或U）的为硒蛋白MsrA，与保守位点为半胱氨酸（Cys）的不含硒MsrA相比，硒蛋白MsrA的催化活性有10-50倍幅度提升，表明硒代半胱氨酸残基（Sec或U）改善了氧化还原的催化活性。目前，在细菌、藻类和无脊椎动物中均发现了MsrA的含硒形式。

获得具有高催化活性的硒蛋白MsrA，对于抗氧化剂、Msrs相关药物的疗法的开发、利用具有重要意义。由于硒蛋白MsrA在动植物中的含量极低，从动植物中大量提取MsrA不仅成本高，且破坏生态资源。因此，如何获得大量表达的硒蛋白MsrA是现阶段亟待解决的重要问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的硒蛋白MsrA的提取成本高、无法实现其大量生产、表达的缺陷，从而提供一种能够用于基因工程表达的蛋氨酸亚砜还原酶。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种蛋氨酸亚砜还原酶，所述蛋氨酸亚砜还原酶选自如下（a1）-(a3)中的任一种：

（a1）其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；

（a2）为与SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列具有至少85%同源性的氨基酸序列；