[发明专利]红色亚栖热菌海藻糖合酶的核苷酸序列及其应用

说明书

【技术领域】：本发明属于生物技术领域和遗传工程领域，涉及从一种嗜热菌——亚栖热菌属的红色亚栖热菌(Meiothermus ruber)中克隆海藻糖合酶基因，具体讲是红色亚栖热菌海藻糖合酶的核苷酸序列及其应用。将该基因直接或与不同表达载体连接，转入到细菌、酵母、植物或动物中，利用其编码海藻糖合酶产生海藻糖的方法和应用。

【背景技术】：海藻糖是由两分子葡萄糖以α，α-1，1-糖苷链相连而成的非还原性双糖，广泛地存在于微生物、酿酒酵母、蘑菇及各种真菌、虾类、昆虫、植物等，特别是在那些能抗脱水作用的生物中起着重要作用。海藻糖具有独特的生物学功能，能够对生物大分子起到一定的保护作用。研究表明，海藻糖可以提高生物体对脱水、干旱、高温、冷冻和渗透压的抗性，该性质使其在生物制品、食品、医药、化妆品、作物育种及精细化工等领域广阔的应用前景日益显现。如，用海藻糖保护的血液制品、菌苗、疫苗、抗体、激素、酶等生物制品在常温下存放即可，无需冷冻保存，待复水后均能恢复活力，这给生物制品的保存、运输与使用带来极大的方便；在食品加工过程中，由于海藻糖保护蛋白质、脂类物质、多糖类成分等在低温、高温两种极端条件下不受破坏，因此可广泛地应用于海产品的速冻保鲜、便携式食品的干燥加工、奶制品的高温喷雾干燥等，经这些加工过程后食品的原有风味基本不变；以海藻糖对小麦、水稻幼苗和大豆等农作物进行处理，可提高农作物的耐旱、抗寒及耐盐性；用于化妆品可保护皮肤免受日晒和冷冻伤害，也可防止皮肤干燥；此外，用海藻糖代替常用的血浆作为生物制品的稳定剂，还可防止因血液污染而引起的乙肝和艾滋病的传播，保证生物制品的质量和安全性。但生物体内海藻糖的含量甚微，过去主要是从干酵母中提取，由于含量低，提取过程较复杂，成本极高。如此昂贵的海藻糖只能局限于某些特殊领域如医学生物制品的活性保持的应用。随着人类社会的发展和进步，海藻糖的应用领域会更加广泛，因此必须要尽快地找到廉价而高效的海藻糖制造方法。

株式会社林原生物化学研究所在中国专利CN1106065A(1995年)中讲述了一种海藻糖制造方法。该法从Pimelobacter、Psceudomonas和Thermus三种菌属中分离纯化了海藻糖合酶(trehalosesynthase，TreS)，该酶能够以麦芽糖为原料制成海藻糖。这为廉价制造适合应用于食品、农业等需量大的领域的低价位海藻糖产品提供了极大的可能性。1996年，株式会社林原生物化学研究所的K.Tsusaki等人披露了克隆自Pimelobacter sp R48和Thermus aquaticus的海藻糖合酶基因的DNA序列及其构成该酶的氨基酸序列(K.Tsusaki，etal.，1996，Biochim.Biophys.Acta，1290：1-3；K.Tsusaki，etal.，1997，Biochim.Biophys.Acta.，1334：28-32)。2000年，De Smet等人通过生物信息学的方法从测序完成的结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis CDC1551)的基因组中分离，鉴定了海藻糖合酶基因(K、A、L、De Smet etal.，2000.Microbiology，146：199-208)。发现它与来自Pimerlobacter sp R48的TRES在组成该酶的氨基酸序列有70％的同源性，而DNA水平上的同源性为69％，分离自Thermus aquaticus(水栖嗜热菌)的海藻糖合酶是一种大分子酶蛋白，由963个氨基酸的单键多肽组成。Thermus aquaticus的海藻糖合酶与Pimerlobacter sp R48的海藻糖合酶的氨基酸序列的同源性是55％，而DNA的同源性是36.4％。来自Thermus caldophilus GK24的海藻糖合酶与Thermus aquaticus的非常相似。它由965个氨基酸组成，两者的氨基酸同源性为99％，DNA的同源性为98.9％，很可能是在进化进程中基因平移(genelateral transfer)造成的结果。

【发明内容】：本发明的目的之一是提供从亚栖热菌属的红色亚栖热菌中分离的编码海藻糖合酶的核苷酸序列。

本发明的目的之二是提供该核苷酸序列所编码的海藻糖合酶多肽。

本发明的目的之三是提供含有该基因核苷酸序列与异源调节序列连接，进行功能性表达的重组表达载体。

本发明的目的之四是提供含有该基因核苷酸序列或该基因核苷酸序列与异源调节序列连接的重组表达载体转化或转导的宿主细胞及其后代。