[发明专利]一种催化能力提高的淀粉分支酶突变体

说明书

本发明公开了一种催化能力提高的淀粉分支酶突变体，属于酶工程技术领域。本发明通过将淀粉分支酶中的底物结合位点附近不带电的氨基酸残基突变为带负电荷的外源性氨基酸残基，得到催化能力提高的淀粉分支酶突变体，与野生型淀粉分支酶相比，本发明所得的淀粉分支酶突变体R158T、Q489E改性产物α‑1,6糖苷键相对含量分别为8.2％和10.7％，较淀粉分支酶野生型改性产物提高了10.81％和44.59％。

技术领域

本发明涉及一种催化能力提高的淀粉分支酶突变体，属于酶工程技术领域。

背景技术

淀粉广泛存在于自然界中，在食品、医疗等工业方面有广阔的应用潜力，然而天然淀粉存在着易回生、稳定性差、溶解度低等问题，限制了它在工业上的应用。造成这些问题的根本原因在于，天然淀粉含有很多线性长链大分子或分支程度较低的支链分子，这些分子容易通过氢键的作用相互缔合，从而出现回生。而淀粉分子之间相互缔合的容易程度与其分支度有关，与分支度低的淀粉分子相比，分支度高的淀粉分子之间具有更大的空间位阻，故比较不容易相互缔合。因此，若能提高淀粉分子的分支度，则可以有效地改善淀粉的使用缺陷。

淀粉分支酶(1,4-α-glucan branching enzyme；EC 2.4.1.18)是属于α-淀粉酶家族的一类糖基转移酶，能够催化水解淀粉分子α-1,4-糖苷键，产生具有非还原性末端的游离短链，再通过转糖苷作用将其以α-1,6-糖苷键的形式连接至受体链上，由此形成新的α-1,6-分支点。

通过这种转糖基反应，淀粉分支酶可增加淀粉的分支度，提高淀粉的抗消化性和慢消化性，延缓淀粉的回生过程，增强淀粉的稳定性并改善淀粉的使用性能，用于生产具有良好应用价值的淀粉衍生物。因此，淀粉分支酶由于其特有的转糖苷作用而成为生物酶法改性淀粉领域的重要淀粉酶类。

目前，关于用淀粉分支酶改性淀粉从而提高淀粉分支度的报道有很多，然而淀粉分支度提升的程度有限，因此需要对酶进行改造以进一步增强其催化的能力。通常用于改造淀粉分支酶的方法包括物理法、化学法和生物法。相比于物理法和化学法，生物法主要通过蛋白质工程、基因工程等技术手段，从根本上改变酶蛋白分子的空间构象，改善酶蛋白的使用性能，生物法的稳定性更高、安全性更好。但现有的淀粉分支酶只能使产物的分支度达到7％左右。因此，有必要获得一种催化能力提高的淀粉分支酶突变体，其作用于淀粉能生成分支度更高的产物。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种催化能力提高的淀粉分支酶突变体，所述淀粉分支酶突变体含SEQ ID NO.2或SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列。

所述淀粉分支酶突变体是以氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的淀粉分支酶为亲本酶，将第158位的精氨酸突变为苏氨酸，或将第489位的谷氨酰胺突变为谷氨酸。

在本发明的一种实施方式中，所述亲本酶来源于极端嗜热菌(Rhodothermusobamensis)STB05，所述极端嗜热菌(Rhodothermus obamensis)STB05引用自文献：王哲,辛辰昊,李才明,等.一种极端嗜热淀粉分支酶的表达、纯化及酶学性质研究[J].2019.。

本发明提供了编码上述催化能力提高的淀粉分支酶突变体的基因。

在本发明的一种实施方式中，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.9或SEQ IDNO.10所示。

本发明提供了含上述基因的质粒或载体。

本发明提供了携带上述基因的细胞。

在本发明的一种实施方式中，所述细胞包括基因工程菌。

在本发明的一种实施方式中，所述基因工程菌以大肠杆菌或枯草芽孢杆菌为宿主。

在本发明的一种实施方式中，所述基因工程菌以pET-20b(+)为表达载体，以Escherichia coli BL21(DE3)为表达宿主。