[发明专利]一种α-1,3-岩藻糖基转移酶突变体及利用该突变体制备3-岩藻糖基乳糖的应用

说明书

本发明涉及生物技术领域，具体公开了一种α‑1,3‑岩藻糖基转移酶突变体及利用该突变体制备3‑岩藻糖基乳糖的应用。α‑1,3‑岩藻糖基转移酶突变体与SEQID NO:1具有至少90％的核苷酸序列一致性，且包含以下至少一个或多个位置的突变，所述的突变位点包括SEQ ID NO:1的第46、128、129或132位中的至少一个或者对应的位置，突变为在所述的突变位点上发生取代、插入或删除一个或多个氨基酸残基。本发明制备的α‑1,3‑岩藻糖基转移酶突变体在在基因工程化的细胞中合成3‑岩藻糖基乳糖产量可高达10.96g/L，比野生型菌株FutA提高了64.5倍，提升3‑岩藻糖基乳糖产量的效果显著。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其是涉及一种α-1,3-岩藻糖基转移酶突变体及利用该突变体制备3-岩藻糖基乳糖的应用。

背景技术

母乳低聚糖(HMO)是母乳中第三丰富的固体成分（仅次于脂肪和乳糖），含量为5~15g/L，具有调节免疫，帮助大脑发育及调节肠道菌群等功能，有助于婴幼儿成长发育。其中，3-岩藻糖基乳糖（3-FL）也具有许多与健康肠道生态系统相关的益处。但是目前3-FL的产量远低于2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL），尽管2'-FL和3-FL都遵循一个共同的途径来生产GDP-L-岩藻糖。

岩藻糖基化是生物体内一类常见的糖基化修饰，在许多复杂的生理过程中发挥着不可替代的重要作用，许多含岩藻糖基的异常糖链结构与肿瘤的发生和发展密切相关。在人乳中富含岩藻糖基化的寡糖，是重要的益生元，具有增强婴儿免疫力、促进大脑发育等功能。因此，岩藻糖类寡糖和糖缀合物的合成日益受到科学家和医药公司的重视，岩藻糖基转移酶（FucT）催化糖苷键合成具有高度的区域选择性和立体选择性，与化学法相比具有条件温和、产率高、分离纯化等一系列优点，在合成岩藻糖相关的化合物中具有重要价值。

为了提高3-FL的产量和效率，现有许多学者通过基因工程来提高3-FL的产量。例如，韩国专利《발명의명칭α-1,3-푸코실락토오즈의대량생산방법》KR101794971B1；WIPO专利《Method for producing 3-fucosyllactose using corynebacterium glutamicum》WO2018194411A1；中国专利《利用谷氨酸棒状杆菌的3-岩藻糖基乳糖的生产方法》CN110662842A；欧洲专利《Production of fucosylated oligosaccharides in Bacillus》EP3751003A1等。基因工程可以提高GDP-L-岩藻糖的积累从而提高3-FL的产量，同时也存在一定的缺陷，有研究表明，α-1,3-岩藻糖基转移酶的能力有限，即使GDP-L-岩藻糖的胞内浓度很高，也很难和乳糖结合大量生成3-FL，这可能也是导致3-FL的产量低下的原因。

α-1,3-岩藻糖基转移酶是生物合成具有生物活性的3-FL的必须物质，然而，α-1,3-岩藻糖基转移酶（1,3-FTs）的工程原理尚不清楚，α-1,3-岩藻糖基转移酶（FutA）的活性和不溶性表达较低等原因均阻碍了3-FL的生产，降低了3-FL的含量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种α-1,3-岩藻糖基转移酶突变体及利用该突变体制备3-岩藻糖基乳糖的应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的第一方面提供了一种α-1,3-岩藻糖基转移酶突变体，所述α-1,3-岩藻糖基转移酶突变体与SEQ ID NO:1具有至少90%的核苷酸序列一致性，且包含以下至少一个或多个位置的突变，所述的突变位点包括SEQ ID NO:1的第46、128、129或132位中的至少一个或者对应的位置，所述的突变为在所述的突变位点上发生取代、插入或删除一个或多个氨基酸残基。