[发明专利]一种谷氨酸脱羧酶突变体及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种谷氨酸脱羧酶突变体及其编码基因与应用。本发明提供了一种蛋白质，是将来源于乳酸菌的谷氨酸脱羧酶b蛋白的第37位丙氨酸和/或第153位丙氨酸进行突变得到的。实验证明，采用本发明所提供的谷氨酸脱羧酶突变体，较野生型漆酶相比，具有比活力高且酸性依赖弱的特点，在γ‑氨基丁酸(GABA)的制备中有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体涉及一种谷氨酸脱羧酶突变体及其编码基因与应用。

背景技术

谷氨酸脱羧酶(GAD)是一种磷酸吡哆醛(PLP)依赖性酶，催化L-谷氨酸进行不可逆的α-脱羧反应形成γ-氨基丁酸(GABA)。GABA具有降血压、抗焦虑与抑郁、改善肾机能和肝功能、促进生殖、抗热应激以及增加动物采食量等功能，在食品、医药和饲料行业中应用前景广泛。GAD广泛存在于真核生物和原核生物中，但是在不同物种中，GAD的功能是有差异的。高等动物中，GAD主要的功能是生成抑制性神经递质GABA，控制神经发生的基本过程；植物中，GAD受pH和结合在其C末端的Ca²⁺/钙调节蛋白的调控，参与保障植物正常生产和应激反应；微生物中，GAD转化酸性的L-Glu为中性的GABA并消耗质子，维持细胞内的pH稳定，是细菌耐酸系统的关键酶。

乳酸菌是GARS认证的微生物，GABA生产能力强，是微生物法发酵生产GABA的主要菌种。乳酸菌的GAD属于胞内酶，一般为二聚体，由酸胁迫诱导产生，底物专一性高，最适反应温度为30-50℃，最适pH在4.0-5.0。乳酸菌基因组中有gadA和gadB两个编码基因，分别编码GADa和GADb两种GAD。GADb的脱羧活力较高且与GADa的保守性低，但两者均存在PLP依赖型脱羧酶的保守结构域和结合基序。短乳杆菌(Lactobacillus brevis)是目前文献报道中GABA产量最高的乳酸菌，且异源表达其GADb的大肠杆菌工程菌不需额外添加辅酶PLP就能高效转化Glu为GABA。因此，若能获得短乳杆菌高比活力的GADb，同时再将其在大肠杆菌大量可溶表达，将具有重要的产业意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种谷氨酸脱羧酶突变体及其编码基因与应用。

本发明提供了一种蛋白质，是将来源于乳酸菌的谷氨酸脱羧酶b蛋白的第37位丙氨酸和/或第153位丙氨酸进行突变得到的。

所述蛋白质是将来源于乳酸菌的谷氨酸脱羧酶b蛋白进行如下(a1)和/或(a2)的突变得到的：

(a1)第37位丙氨酸突变为丝氨酸；

(a2)第153位丙氨酸突变为苏氨酸。

所述乳酸菌具体可为短乳杆菌(Lactobacillus brevis)，更具体可为ATCCNO.367的短乳杆菌(Lactobacillus brevis)。

所述蛋白质是如下(b1)-(b6)中的任一种：

(b1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b2)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b3)由序列表中序列4所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b4)将序列2所示的氨基酸序列经过除第37位氨基酸残基以外的一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与具有相同功能的由序列2衍生的蛋白质；

(b5)将序列3所示的氨基酸序列经过除第153位氨基酸残基以外的一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与具有相同功能的由序列3衍生的蛋白质；

(b6)将序列4所示的氨基酸序列经过除第37位氨基酸残基和第153位氨基酸残基以外的一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与具有相同功能的由序列4衍生的蛋白质。