[发明专利]一种蔗糖磷酸化酶及葡萄糖-1-磷酸生产工艺

说明书

本发明涉及酶催化技术领域，尤其是一种蔗糖磷酸化酶及葡萄糖‑1‑磷酸生产工艺，该蔗糖磷酸化酶的氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示。使用时，取蔗糖母液，加入缓冲液、纯水，加入该蔗糖磷酸化酶的粗酶液，37℃反应。本发明的反应体系转化率高，反应速度快，在高浓度蔗糖反应时，仍可保持3小时反应时间蔗糖转化率大于85％，并有效抑制副产物葡萄糖的生成。

技术领域

本发明涉及酶催化技术领域，具体领域为一种蔗糖磷酸化酶及葡萄糖-1-磷酸生产工艺。

背景技术

在碳水化合物的代谢中，葡萄糖-1-磷酸(α-glucose-1-phosphate)是一个重要的中间体，它是由a-1,4-葡聚糖的末端葡萄糖基连接的磷酸化作用形成的。为了通过细胞的分解代谢产生能量和代谢物，G1P被磷酸葡糖异构酶转化为D-葡萄糖-6-磷酸(G6P)，然后进入葡萄糖分解途径。

G1P也用作细胞中糖共轭物的生物合成的重要起始材料，特别是对于核糖焦磷酸化酶催化的核苷酸二磷酸葡萄糖(NDP-葡萄糖)的合成。此外，G1P可能具有医疗价值，用于制备细胞抑制剂、治疗心脏病药物、抗生素和抗肿瘤药物的重要原料。

葡萄糖-1-磷酸(α-glucose-1-phosphate)广泛存在于动物、植物和微生物中，并在生物体内发挥着重要作用。G-1-P是多糖(如糖原)降解的第一个产物。它可以在葡萄糖磷酸酯异构酶的作用下生成葡萄糖-6-磷酸，并进入EMP途径；它还可以用于核酸二磷酸酯。在葡萄糖焦磷酸化酶的催化下合成NDP-葡萄糖，进一步用于合成各种糖类。还是一种潜在的抗生素或免疫抑制药物，用于生产线性直链淀粉和其他相关葡萄糖聚合物，用于合成直链淀粉－脂质复合物和糖工程。

在生物体中，葡萄糖-1-磷酸(G-1-P)是通过葡聚糖磷酸化酶催化糖原，淀粉或者麦芽糊精等多糖和无机磷酸盐反应产生的，它是糖异生途径的第一个代谢物，可以在葡萄糖磷酸变位酶的作用下生成葡萄糖-6-磷酸，进入糖酵解或者其他代谢途径。

作为一种活化葡萄糖，葡萄糖-1-磷酸(α-glucose-1-phosphate)在复合糖化合物(比如糖脂、寡糖、糖核苷酸)的合成中是一种重要的前体。此外，该化合物还可以用于合成人工淀粉，通过生物糖电池产生电力，以及高得率产氢。迄今为止，葡萄糖1-磷酸的应用仍未得到充分发掘，这可能缘于其过高的生产成本。

葡萄糖-1-磷酸(α-glucose-1-phosphate)作为有价值的化合物，能够通过糊精或者其他淀粉类物质酶解生成。葡萄糖-1-磷酸作为合成葡萄糖醛酸的前体物质，也可以用作底物合成线性麦芽寡糖和α，α-海藻糖。

目前，主要有两种生物方法来生产葡萄糖-1-磷酸：

(1)用蔗糖磷酸化酶来催化磷酸和蔗糖生成葡萄糖-1-磷酸。

(2)以淀粉或者麦芽糊精为底物，用α-1，4-葡聚糖磷酸化酶降解生成。

以淀粉和麦芽糊精作为底物由葡聚糖磷酸化酶催化生产葡萄糖-1-磷酸成本更低，但难以达到高浓度的葡萄糖-1-磷酸生产，目前已有的报道中最高者仅为0.2M产物(折合52g/L)，距工业化应用较远。

用蔗糖磷酸化酶来催化磷酸和蔗糖生成葡萄糖-1-磷酸是更加高效的一种途径，且目前已有报道生成0.5M的葡萄糖-1-磷酸(折合130g/L)。虽然蔗糖磷酸化酶工艺仅有50％的理论产率，并且可能具有高产品分离成本，但是可以通用工艺改进(如添加果糖异构酶)重新进入代谢途径(如生成葡萄糖-6-磷酸进入代谢途径或者进一步变位重新生成葡萄糖-1-磷酸)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蔗糖磷酸化酶及葡萄糖-1-磷酸生产工艺。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种蔗糖磷酸化酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示。