[发明专利]一种酵母胞嘧啶脱氨酶融合蛋白及其突变体和应用

说明书

本发明属于分子生物学领域，具体涉及一种酵母胞嘧啶脱氨酶融合蛋白及其突变体和应用。本发明就如何提高yCD催化活性开展相关研究，以筛选到高催化活性的yCD突变体，有利于填补提高yCD催化活性的数据断层，为5‑FC/yCD系统在癌症治疗领域的全面应用提供相关的研究基础，为5‑FC/yCD系统的临床应用提供更优良的备选，加速癌症靶向治疗的临床应用进程。

技术领域

本发明属于分子生物学领域，具体涉及一种酵母胞嘧啶脱氨酶融合蛋白及其突变体和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

世界卫生组织公布的数据显示，目前，癌症已经成为危害人类健康的重要原因，2019年，美国用于癌症治疗方面的花费就高达210亿美元。随着人口老龄化的加剧，癌症发病率已经呈逐年上升的趋势，巨额的癌症治疗费用必将加剧国家财政支出和个人经济负担，因此，开展癌症治疗领域的相关研究显得尤为重要。

酵母胞嘧啶脱氨酶/5-氟胞嘧啶(yCD/5-FC)策略是一种基因导向酶促前药治疗策略，在癌症治疗方面发挥着巨大的潜力，它能够催化无毒前药5-FC生成化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)，其反应式如图1所示。目前，该策略已经在多种癌症模型以及细胞水平实验中取得了令人鼓舞的实验结果。Korkegian等人通过计算机设计的方法获得了一株yCD的突变体，该突变体既保留了yCD的催化活性，又提高了yCD的热稳定性，目前已经处于三期临床阶段；刘福生等人将yCD/5-FC策略和溶瘤病毒策略相结合，提出了一种用于治疗和减缓葡萄膜黑色素瘤的制剂，结果表明，两种策略联合使用能够显著地减少葡萄膜黑色素瘤的体积并改善受试者生存期。在户田正博等人申请的国际专利中，该系统也因其小分子药物易于浸入癌症组织的特点，而被用于脑肿瘤的治疗。yCD/5-FC策略除了优良的实验表现外，还有着区别于传统的癌症治疗方法明显的优势：首先，该策略以无毒的5-FC作为前药，只在局部才转化为5-FU，从而极大地减少了治疗过程中正常身体组织的毒副作用；其次，当药物输送至病灶时，其催化产生的小分子5-FU也能够借助旁观者效应，高效地渗透至患处其他细胞中参与治疗过程，从而极大地降低了药物治疗的剂量，节约了治疗成本。

虽然，yCD/5-FC策略在基础研究阶段表现出了明显的优势和巨大的潜力，但是，目前仍无法有效的应用于临床治疗，其中一个较为重要的原因是yCD本身催化效率不理想。为了加速其临床应用进程，科学家也尝试运用不同的方法提高其催化效率，如Warren通过定点饱和突变的方法，将yCD全部氨基酸位点进行饱和突变，但未筛选到活性明显提高的突变体。究其原因，可能是因为yCD已经处于胞嘧啶脱氨酶的进化序列前端，其表现出来的催化活性和底物亲和能力已经明显优于其他来源的胞嘧啶脱氨酶，因此，如何进一步提高yCD催化活性，以突破催化反应速度壁垒，是现阶段亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种酵母胞嘧啶脱氨酶融合蛋白及其突变体和应用。本发明就如何提高yCD催化活性开展相关研究，以筛选到高催化活性的yCD突变体，有利于填补提高yCD催化活性的数据断层，为5-FC/yCD系统在癌症治疗领域的全面应用提供相关的研究基础，为5-FC/yCD系统的临床应用提供更优良的备选，加速癌症靶向治疗的临床应用进程。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种酵母胞嘧啶脱氨酶融合蛋白，通过将酵母胞嘧啶脱氨酶和高电荷α-螺旋结构域(Highly charged singleα-helix，SAH)直接连接或通过一个或多个氨基酸连接获得，所述酵母胞嘧啶脱氨酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述高电荷α-螺旋结构域的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。