[发明专利]patatin-like磷脂酶及其编码基因与用途

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种patatin-like磷脂酶及其编码基因与用途。

背景技术

酶是一种生物催化剂，周围环境(温度、pH、有机试剂等)对它的活性影响很大，很多酶在一些比较苛刻的反映条件下(高温、低温或者强酸碱环境)均会失去活性，这就限制了其应用范围。极端微生物产生的极端酶一直以来都是研究的热点。极端微生物酶的发现，正好弥补了这一不足。其中来源于嗜热微生物的嗜热酶具有独特的生物稳定性和催化活性。利用嗜热酶作为生物催化剂的优点为：(1)酶制剂的制备成本低。(2)对反应器冷却系统的要求标准低，从而减少了能量的消耗。(3)高温反应条件降低了中温微生物污染反应体系的危险，从而提高了产物纯度。(4)高温反映条件提高了反应速率和产率。由于嗜热酶具有催化效率高和底物专一性强，且酶稳定性极好等特性，因而能够在苛刻的工业生产过程中发挥重要的作用。

酯类降解酶是所有能够催化酯类化合物水解的酶类的总称。根据作用底物脂肪酸侧链的不同，该类酶可分为3大类，即脂肪酶、酯酶及磷脂酶。脂肪酶水解脂肪酸侧链长度大于10个碳的甘油三酯；酯酶水解脂肪酸侧链小于10个碳的甘油三酯；而磷脂酶的水解底物为不同类型的磷脂。酯类降解酶可以催化不同酯类的水解合成反应，在生物体内具有重要的生理功能，而且还具有较高的应用价值。酯类降解酶在食品、医药卫生、化学化工、环境保护及能源开发等许多工业领域均具有广泛的应用。比如，脂肪酶可用于作家庭或工业用清洁剂的添加剂；酯酶可应用于奶制品的增香、无脂肪肉的生产、清除有机磷杀虫剂的污染等；磷脂酶可用于抗炎药物、抗肿瘤药物的研制和生产，还可用于油脂脱胶。

酯降解酶来源丰富，由于微生物来源酯降解酶具有种类繁多、容易大量快速制备和成本低等特点，已经成为当前业应用的最重要途径。但是大部分野生菌株的酯降解酶生产能力往往很有限，无法满足工业生产的要求此外，为了适应工业生产过程中苛刻的反映条件(高温、高压、高酸、高离子浓度以及重金属离子超标的极端环境)。比如在油脂工业，在进行高品质油脂生产过程中，需要对油脂进行脱胶处理以除去磷脂，进而提高油脂的纯度和质量。而高品质油脂生产通常采用物理和化学方法以及酶法进行脱胶。其中酶法脱胶由于工艺相对简单、效率高、环境污染小等优点而受到广泛的青睐。此外，在乳制品加工行业，酯类降解酶的水解催化作用能够在不改变原有奶酪质量的同时提高产量。在烘焙工业中，该类酶可以替代或者增强传统的乳化剂，通过对面粉的极性脂类物质的酶解作用提高产品的乳化质量。油脂脱胶化过程需要较高的温度(70-80℃)，常规酶(猪胰磷脂酶在60℃以内表现最佳活力)，由于反应温度的限制，使脱胶过程的效率和成本都不能达到最佳程度。

因此需要我们一方面对现有的酯降解酶进行改造，以适应生产的需要，另一方面需要我们继续从环境中寻找特殊的、新的酶源。在人类极少涉足的深海环境中蕴藏有丰富的生物基因资源。随着我国深海探测技术进步和深海微生物研究的深入，各种深海极端酶已成为获取新型生物催化剂的重要来源。特别的，深海热液区域环境条件特殊，存在极高的海水压力(可达300atm)，喷口处更有高达400℃的海水温度并存在急剧的温度变化(4-400℃)。瓜伊马斯海盆是加利福尼亚湾众多半封闭海盆中的一个，它大致在最近350万年内由海底扩张形成。两个断陷位于比较平的盆地底内，由一转换断层水平错开约20公里。富饶的表层水和来自下加利福尼亚及墨西哥大陆的内陆性输入导致海底沉淀物深达400多米。相比于其他已知的深海热泉，瓜伊马斯海盆的独特性在于其不断积聚的沉积物中有机物质在高温条件下被热解成类石油产物如汽油酯、芳香烃以及沥青物质，因此在这个环境中存在着大量的生物。特别的，近年来微生物环境基因组学技术体系的建立使从不可培养微生物样品中直接获得酶资源成为可能。