[发明专利]一种海洋来源的外切型硫酸软骨素硫酸酯酶及其编码基因与应用

说明书

本发明涉及一种海洋来源的外切型硫酸软骨素硫酸酯酶及其编码基因与应用。所述外切型硫酸软骨素硫酸酯酶PB_3285分离自发光杆菌(Photobacterium sp.)QA16，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明中的硫酸软骨素硫酸酯酶PB_3285降解富含C unit的CS二糖及寡糖底物时表现为外切酶降解模式，且专一性地作用于底物的还原端。PB_3285作用底物的硫酸化模式广泛，对C unit、D unit和E unit二糖的降解活力分别为3.64、0.15、0.59mU/mg。

技术领域

本发明属于酶工程技术领域，涉及一种海洋来源的外切型硫酸软骨素硫酸酯酶及其编码基因与应用。

背景技术

硫酸软骨素(CS)/硫酸皮肤素(DS)是一类天然聚阴离子线性糖胺聚糖，广泛分布于动物细胞表面与细胞外基质中。其主链由β-1-3糖苷键连接的D-葡萄糖醛酸/L-艾杜糖醛酸(GlcUA/IdoUA)和N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)二糖单元，通过β1-4糖苷键重复连接而成。CS/DS通过与特殊的核心蛋白相连形成蛋白聚糖，与一系列生长因子、细胞因子或其他胞外基质组分相互作用，参与各种生理学病理学过程，例如细胞增殖、神经再生、免疫反应、肿瘤发生及病原微生物感染等(Jiang,Xu,Li,Chen,HongChen,2019；Monneau,Arenzana-SeisdedosLortat-Jacob,2016；Sugiura,Clausen,Shioiri,Gustavsson,WatanabeSalanti,2016；TigheGarantziotis,2019)。硫酸软骨素的合成过程中伴随着差向异构化和一系列的硫酸化修饰，在C5差向异构酶的作用下，硫酸软骨素二糖单元中的GlcUA残基异构化成为IdoUA，因此CS和DS通常以杂合链的形式存在；在各种的硫酸基转移酶的作用下，CS/DS己糖醛酸(GlcUA/IdoUA)的C2及C3位和GalNAc的C4和C6位可发生不同程度、不同位置的硫酸化修饰(Kusche-GullbergKjellen,2003)，其中常见的二糖单元有GalNAc的C4位硫酸化修饰的A unit(GlcUAβ1–3GalNAc(4S))、GalNAc的C6位硫酸化修饰的C unit(GlcUAβ1–3GalNAc(6S))、和GlcUA的C2位和GalNAc的C6位双硫酸化修饰的D unit(GlcUA(2S)β1–3GalNAc(6S))、GalNAc的C4位和C6位双硫酸化修饰的E unit(GlcUAβ1–3GalNAc(4,6S))、非硫酸化修饰的O unit(GlcUAβ1–3GalNAc)和它们在DS中对应的含有艾杜糖醛酸的二糖单元的不同硫酸化形式(Kusche-GullbergKjellen,2003；Vessella,Traboni,Cimini,Iadonisi,SchiraldiBedini,2019)。这些多样化的修饰使CS/DS具有高度的结构复杂性和聚阴离子特性，为其结构与功能的研究带来了极大的困难。

CS/DS硫酸酯酶归属于芳基硫酸酯酶家族，它们能够特异性的水解CS/DS糖链中的硫酸基团，结构和催化机制相对保守，且在许多关键的生物学过程，例如轴突生长、细胞老化、炎症反应肿瘤发生及动脉粥样硬化过程中，均发挥重要作用。迄今为止，越来越多的研究证明，生物体CS/DS硫酸化程度及模式具有时空特异性，与各种生理和病理过程相关，而硫酸酯酶作为一种能够特异性水解特异位点硫酸根的水解酶，有潜力成为硫酸化CS/DS结构功能研究及特定硫酸化模式相关CS/DS寡糖制备的重要工具。