[发明专利]来源于超嗜热古菌的酰胺酶及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种酰胺酶及其编码基因与应用，具体涉及一种来源于超嗜热古菌的酰胺酶及其编码基因与应用。

背景技术

腈类化合物是一类含腈基功能团的化学物质(R-CN)，是一种重要的化工和化纤工业合成原料。传统的化学水解方法需要在较为苛刻的条件（强酸、强碱）下完成，并且会伴随大量杂质产生，给后续的分离纯化带来困难，增加了成本。而酶法水解具有高效性、高选择性、环境污染小、成本低等优点，有着传统的化学水解方法无可比拟的优越性。腈类化合物酶促水解有两条途径：一是通过腈水解酶(nitrilase,EC3.5.5.1)使用两个水分子将腈化物直接转化成羧酸；二是先通过腈水合酶(nitrile hydratase,EC4.2.1.84,NHase)使用一分子的水将腈化物转化成酰胺,再通过酰胺酶(amidase，EC3.5.1.4)将酰胺转化成羧酸，并释放出氨气。由腈化合物出发可以获得酰胺、羧酸、酯、羰基以及杂环化等价值更高、应用范围更广的一类化合物，它们被广泛的应用于化工原料、医药中间体、维生素的前体。因此，多年以来一直受国内外研究者的广泛关注。其中酰胺酶（EC3.5.1.4）是腈化合物转化酶家族的重要成员，能催化酰胺生成羧酸并释放氨气。

酰胺酶根据氨基酸序列特征又可以分成属于腈水解酶家族（nitrilase superfamily）的酰胺酶和指纹特征性酰胺酶（amidase signature family(AS酰胺酶)）。AS家族酰胺酶都具有一段大约130个氨基酸组成的指纹序列，同时还具有一段高度保守的motif：GGSS。这类酶一般都具有较广的底物作用范围并表现出立体选择性。R.rhodochrousJ1、Rhodococcus sp.R312、Sulfolobus solfataricus、Geobacillus pallidus RAPc8等菌株中酰胺酶均属于AS家族。腈水解酶家族酰胺酶是由活性中心为Glu-Cys-Lys构成的同源二聚体、四聚体或者六聚体。腈水解酶家族可以被划分为13个分支，其中已经可以预知底物特异性的分支有9个，尽管这9个分支的酶在结构上都与腈水解酶相似，但是只有第1支具有腈水解酶活力，其余8支则分别具有酰胺酶活力或者氨基转移酶活力。Nesterenkonia、Thermococcus、Pyrococcus等菌株中含有这类家族的酰胺酶成员。

在生物体内，酰胺酶参与细胞内氮的代谢，维持生命活动；在体外，这些产物广泛应用于医药、农药和化工产品等领域。此外，酰胺酶的立体选择性使得该酶在制备手性中间体以及光学纯的氨基酸中具有巨大的潜力而备受工业界的重视。由于多数情况下，酰胺酶催化不同的底物进行手性拆分反应时的立体选择性相差很大，随着目前对医药、化工产品的高效开发，对高光学纯手性化合物的需求越来越大，这就对酰胺酶的立体选择性提出了更高的要求。

目前酰胺酶在工业上大规模应用的例子还不多，Colby等人利用固定化和细胞包埋技术对Rhodococcus AJ270转化丙烯酞胺生产丙烯酸过程及反应器放大方面进行了研究，实现了较高的丙烯酸产率(22h内大于97%)；瑞士Lonza公司已实现了利用微生物手性拆分生产S-哌嗪-2-甲酸，（R）-3,3,3-三氟-2-羟基-2-甲基丙酸。

酰胺酶酶源丰富，目前国内外学者已经从Bacillus、Arthrobacter、Rhodococcus、Geobacillus、Pseudomnas、Ochrobactrum、Methylophilus、超嗜热古菌Sulfolobus solfataricus以及工程菌Rhodococcus sp.R312等菌株中分离纯化出酰胺酶，并对其生化性质、结构以及催化反应机理做了详细的研究。尽管如此，关于超嗜热古菌中酰胺酶的研究则相对较少，而针对超嗜热古菌来源的腈水解酶超家族中的酰胺酶的分离纯化则未见报道。因此，有必要研究开发出一种来源于超嗜热古菌的酰胺酶。

发明内容

本发明的目的是提供一种来源于超嗜热古菌的酰胺酶及其编码基因与应用，该酰胺酶属于腈水解酶超家族，能有效的将脂肪族酰胺底物转化为相应的脂肪酸，催化效率高，而且该酰胺酶为超嗜热酶，适合用于需要较高反应温度的工业生产中。

本发明的第一个目的通过以下技术方案实现：一种如下（a）或（b）的蛋白质：

（a）由如SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

（b）SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经过取代、缺失或者添加一个或几个氨基酸且具有酰胺酶活性的由（a）衍生的蛋白质。