[发明专利]一种二氨基丁酸-2-酮戊二酸转氨酶及其应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及涉及一种二氨基丁酸-2-酮戊二酸转氨酶及其应用。

背景技术

L-2，4-二氨基丁酸(L-2，4-diaminobutyric acid，英文缩写DABA)，也称2，4-丁二氨酸，是一种次生非蛋白质氨基酸，属于四碳化合物，其结构式为(NH₂)CH₂CH₂CH(NH₂)COOH，属于碱性氨基酸。它广泛存在于动物、植物和微生物体内，具有独特的生理功能，目前其研究处于起步阶段，尚未大规模应用。二氨基丁酸在农业和医药行业中具有良好的应用前景。在农业方面，研究发现在高等植物中，尤其是山黧豆属(Lathyrus)中，游离的二氨基丁酸含量较高，当外界环境恶劣时，二氨基丁酸含量上升，环境改善时，二氨基丁酸含量又下降，这可能与这种植物抗旱、耐瘠薄、耐盐碱、抗虫的特性有关，实验室研究表明如果外界提供氮源，固氮植物以硝酸盐的形式提供无机氮，则该植物体内二氨基丁酸含量上升，以储存多余的氮素，消除氨态氮对植物的毒害作用。美国农业部将植物抗逆性的研究作为一个研究方向，专门拨款研究林生山黧豆和其体内的二氨基丁酸。在我国，中国农业大学也在进行该方面的研究。除了水土保持，研究发现对于体内没有发现二氨基丁酸的植物来说，二氨基丁酸是一种竞争性的代谢抑制剂，国外研究者证实二氨基丁酸对莴苣、蚕豆的生长有抑制作用，对一些蝗虫的生长也有抑制作用。含有二氨基丁酸的植物在植物群落中生存力强，具有竞争力，可能就是由于释放出的二氨基丁酸对其他动植物的生长起到了抑制作用。除了抑制作用，二氨基丁酸能促进豌豆根瘤菌的生长，对土壤杆菌和其他的根瘤菌的生长也有刺激作用。在医学方面，过量的二氨基丁酸对人体有毒性，但在适当的剂量下又是一种药物，研究发现二氨基丁酸能引起高渗透压，对小鼠纤维瘤细胞有毒害性，对人体恶性神经胶质瘤细胞有溶解作用，因此，二氨基丁酸能用于脑肿瘤的防治。把抗癌药物道诺霉素制成二氨基丁酸衍生物，用它治疗白血病疗效更好，更为安全。

本课题组在筛选具有聚赖氨酸能力的菌株时发现一株能同时生产聚赖氨酸及聚二氨基丁酸的菌株Streptomyces albulus PD-1(CCTCC NO：M2011043)。目前该菌株保藏于武汉中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，地址：武汉武汉大学，邮编：430072， 登记入册的编号是CCTCC NO：M2011043，保藏日期是：2011年2月21日，详见中国专利2011100499868。

二氨基丁酸-2-酮戊二酸转氨酶(diaminobutyrate-2-oxoglutarate transaminase，简称DABAT，EC 2.6.1.76)在L-2，4-二氨基丁酸的合成中起重要作用，天冬氨酸的衍生物天冬氨酸-β-半醛和谷氨酸在该酶催化下生成L-2，4-二氨基丁酸和α-酮戊二酸。目前L-2，4-二氨基丁酸尚未大规模生产，作为精细化工品，只能通过有机合成的方法得到，价格昂贵，价格达900元/克。山黧豆属的植物中，L-2，4-二氨基丁酸占种子干重的1％-3％，含量低，直接从种子中提取在技术角度、经济角度上都不可行。因此，本发明从微生物合成的角度研究如何发酵生产L-2，4-二氨基丁酸，为L-2，4-二氨基丁酸高产基因工程菌的构建及L-2，4-二氨基丁酸的生产开辟了一条新的途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种二氨基丁酸-2-酮戊二酸转氨酶。

本发明还要解决的技术问题是提供编码上述二氨基丁酸-2-酮戊二酸转氨酶的基因序列。

本发明还要解决的技术问题是提供包含上述二氨基丁酸-2-酮戊二酸转氨酶基因的表达载体及基因工程菌。

本发明还要解决的另一个技术问题是提供上述基因工程菌的构建方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供上述基因工程菌在制备L-2，4-二氨基丁酸的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种二氨基丁酸-2-酮戊二酸转氨酶，它具有如SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列。包含422个氨基酸。其来源于小白链霉菌(Streptomyces albulus)PD-1(菌种保藏号：CCTCC NO：M2011043，关于上述小白链霉菌具体见中国专利2011100499868)。

一种权利要求1所示二氨基丁酸-2-酮戊二酸转氨酶的编码基因，它具有如SEQ IDNO：1所示的核苷酸序列，其含有1269bp碱基。。