[发明专利]磷酸果糖氨基转移酶编码基因及酶的制备与应用

说明书

本发明公开一种来源于水稻(Oryza sativa Japonica Group)的磷酸果糖氨基转移酶(Oryza sativa Japonica Group:glutamine‑‑fructose‑6‑phosphateaminotransferase，OsGFAT)的基因序列及其应用。本发明提供了一种制备该磷酸果糖氨基转移酶的方法，即将该酶的基因克隆到大肠杆菌表达载体上，获得可异源表达该酶的大肠杆菌重组菌株，用该菌株异源表达制备出OsGFAT.本发明还提供了该磷酸果糖氨基转移酶的应用，即用于酶法催化合成GlcN‑6‑P以及Glc‑6‑P。

技术领域

本发明涉及一种磷酸果糖氨基转移酶OsGFAT的基因序列及其制备方 法，尤其涉及该酶在葡萄糖-6-磷酸及葡萄糖胺-6-磷酸生产中的应用。本发 明还提供了该磷酸果糖氨基转移酶的重组质粒和重组基因工程菌株以及利 用该酶进行葡萄糖-6-磷酸及葡萄糖胺-6-磷酸生产和分离的方法。

背景技术

乙酰葡萄糖胺(GlcNAc，N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖)是葡萄糖的一种氨 基糖衍生物。在生物体内，是仅次于葡萄糖的一种具有重要生理生化功能 的单糖。常以UDP-GlcNAc形式参与主要包括神经系统和免疫系统在内的 诸多生物反应过程和生物体内多种糖缀合物的结构组成。在生物体内，生 成UDP-GlcNAc的主要途径是氨基己糖途径(Hexosaminebiosynthesis pathway)。这一途径是糖酵解的分支，都以己糖代谢途径的中间产物果糖-6- 磷酸(Fructose-6-P)为起始底物，在多种酶的协同催化作用下，最终合成 UDP-GlcNAc。根据合成过程中催化反应的顺序及合成途径所涉及酶的来源 不同，分为真核，原核以及拟菌病毒的UDP-GlcNAc合成途径。目前，氨 基己糖途径已经被广泛的研究，但是植物中的氨基己糖途径中的第一个酶 磷酸果糖氨基转移酶至今仅有少量的研究，还没有被应用。目前，仅有一 篇文献提到了拟南芥的磷酸果糖氨基转移酶，且其主要实验手段是通过对 拟南芥植株体内的磷酸果糖氨基转移酶的基因表达敲低或过表达。从而观 测其突变体性状表型变化，对其生物学功能进行鉴定。对于该酶的体外活 性验证，目前在植物中完全没有报道。

另外UDP-GlcNAc作为生物体内重要的活性核苷糖，可被大量用于寡 糖的生产，进而被开发成医药品或功能性材料。但由于其生产方法的限制， 目前其供应量仍较小，价格也很高。而GFAT作为氨基己糖途径中的限速 酶，对于调控UDP-GlcNAc的生产具有极其重要的作用。目前已经有研究 在原核体系中改造GFA来过量生产UDP-GlcNAc，但真核生物的GFAT并 没有相关的改造研究。所以提供一种高活性、高表达的GFAT具有十分重 要的意义。

针对上述磷酸果糖氨基转移酶的研究现状及其在应用中存在的问题，本发 明首次公开了一种来源于水稻(Oryza sativa Japonica Group)的磷酸果糖氨 基转移酶(Oryza sativa Japonica Group:glutamine--fructose-6-phosphateaminotransferase，OsGFAT)的基因序 列及其制备方法。该酶活性高，酶学性质优良，并且制备方法简单，易操 作，将其应用于无细胞酶法催化合成葡萄糖-6-磷酸与葡萄糖胺-6-磷酸，可 大大提高葡萄糖-6-磷酸与葡萄糖胺-6-磷酸的制备效率，克服现有技术的不 足。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种植物来源的磷酸果糖氨基转移酶 OsGFAT及其编码基因。

本发明的第二个目的是提供一种制备磷酸果糖氨基转移酶OsGFAT的 方法。

本发明的第三个目的是提供含有所述的磷酸果糖氨基转移酶OsGFAT 的重组表达质粒和重组基因工程菌株。

本发明的第四个目的是提供一种磷酸果糖氨基转移酶OsGFAT用于葡 萄糖-6-磷酸与葡萄糖胺-6-磷酸合成生产方法。