[发明专利]一种糖醛酸脱氢酶突变体及其在制备糖二酸中的应用

说明书

本发明公开了一种糖醛酸脱氢酶突变体及其在制备糖二酸中的应用，所述的糖醛酸脱氢酶突变体来源于嗜热双孢菌的野生型糖醛酸脱氢酶，通过定点突变构建获得15个糖醛酸脱氢酶突变体，三突变体A97H/L104F/E231K和A110V/T170V/E242N的比酶活分别是野生型的3.14倍、2.47倍；转化葡萄糖醛酸生产葡萄糖二酸最优突变体A97H/L104F/E231K的k_cat/K_m是野生型脱氢酶的3.08倍，转化半乳糖醛酸生产半乳糖二酸最优突变体A110V/T170V/E242N的k_cat/K_m是野生型糖醛酸脱氢酶的1.85倍；利用本发明突变体制备糖二酸相对其野生型酶产量显著提升。

技术领域

本发明属于基因工程和酶工程技术领域，具体涉及一种酶活性提高的糖醛酸脱氢酶突变体及其在制备糖二酸中的应用。

背景技术

近年来，从可再生生物资源(主要是植物)进行生物或化学转化而获得的化学品取代石油衍生化学品越来越引起研究人员的关注。半乳糖二酸是一种对称的六碳二元酸，价格昂贵，目前应用于一些护肤品和螯合剂，也可以应用于聚合物合成和作为平台化合物的底物。例如，半乳糖二酸可以还原为尼龙的前体己二酸，也可以转化为正在开发作为对苯二甲酸的替代品呋喃-2,5-二羧酸。此外，L-半乳糖二酸可作为L-抗坏血酸(维生素C)的前体，Roland等人研究发现L-半乳糖二酸酸化后形成的L-半乳糖基-1,4-内酯可以通过发酵过程直接转化为L-抗坏血酸。葡萄糖二酸是一种具有高附加值的生物有机酸，在化工、医药、食品等方面都有广泛的应用。在化工领域，可作为原料制备多种聚合物和生物质新能源。例如，可作为合成聚酰胺类、羟基化的尼龙(PHPAs)及聚二甲基硅氧烷(BDMS)聚酰胺等聚合物的基本单体，合成无毒、可生物降解材料，用于家用洗涤剂、防腐剂和混凝土外加剂等；在医药领域，D-葡萄糖二酸及其衍生物可通过参与人体代谢活动调节体内激素环境(降低类固醇和部分非类固醇如泌乳刺激素含量)发挥化学防癌作用，预防和有效抑制如食道癌、结肠癌、激素依赖性癌症乳腺癌、肝癌、皮肤癌和膀胱癌等病症，并具有降低胆固醇、治疗糖尿病等作用。研究表明葡萄糖二酸还可以降低β-葡萄糖醛酸酶活性，辅助降低雌激素负担，从而降低患乳腺癌的风险。随着医药领域的深入研究，将D-葡萄糖二酸钙添加到食品中已实现商业化生产，因而人们可以通过摄入高葡萄糖二酸含量的膳食，来减轻患癌风险。