[发明专利]一种Tk-Rubisco突变体、线性组装材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种Tk‑Rubisco突变体、线性组装材料及其制备方法和应用，涉及蛋白酶技术领域。本发明所述突变体3Y‑R的氨基酸序列包括SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列。本发明还以所述突变体3Y‑R为基础制备得到了3Y‑R线性组装材料，所述3Y‑R线性材料与野生型的Tk‑Rubisco相比酶活性提高了1.4倍，所述线性材料能够适应较高的温度环境，还可以通过离心将酶和底物、产物分离，实现酶的重复利用，使得Rubisco能够适应工业应用，满足大批量转化CO₂产生糖类物质的需求，从而应用于环境工业，食品工业、药品工业、合成和转化以及发酵工业中。

技术领域

本发明属于蛋白酶技术领域，具体涉及一种Tk-Rubisco突变体、线性组装材料及其制备方法和应用。

背景技术

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)是外界CO₂进入生物体后转化为有机碳的重要媒介，是卡尔文循环转化CO₂第一步反应中的关键酶和限速酶，它可以将1分子的1,5-二磷酸核酮糖和1分子的CO₂转化成两分子的3-磷酸甘油酸，从而合成葡萄糖，为生命活动提供能量。但Rubisco的催化效率非常低，虽然它的数量众多，分布广泛，但对大气中CO₂的转化也非常有限，导致农业生产力受到严重限制，要想提高粮食生产，最根本的解决方案就是提高Rubisco的羧化能力。存在于极端嗜热古细菌Thermococcus kodakaraensis KOD1中的Ⅲ型Rubisco(Tk-Rubisco)已经可以成功地在体外进行克隆表达，它是由10个相同亚基组装形成的10聚体蛋白，呈现出具有C5对称的五角形环形结构。Tk-Rubisco具有极高的耐热稳定性，而且相比于其他Rubisco，它具有较高的CO₂的转化效率，但它并不参与卡尔文循环产生为生命活动提供能量的糖类物质，这对于Tk-Rubisco的高催化能力是一种浪费。目前，利用Tk-Rubisco作为构建模块在体外以自组装的方式制备成能适应工业应用的材料在国内外还未见报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Tk-Rubisco突变体、线性组装材料及其制备方法和应用，所述突变体及线性组装材料能够体外参与卡尔文循环，可在体外大规模转化CO₂，降低环境中CO₂的含量并产生糖类物质的前体物，可广泛的应用于环境保护领域以及糖类物质、功能性氨基酸等物质的生产领域上。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种能够体外参与卡尔文循环的Tk-Rubisco突变体3Y-R，所述3Y-R的氨基酸序列包括SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列。

本发明还提供了一种包含上述3Y-R的3Y-R线性组装材料，所述3Y-R线性组装材料的制备原料包括3Y-R和盐溶液；

在所述3Y-R线性组装材料中，3Y-R和盐溶液的浓度比为(1～5)μM：(0～0.5)M。

优选的，所述盐溶液包括NaCl溶液。

本发明还提供了上述3Y-R线性组装材料的制备方法，包括以下步骤：将所述3Y-R的溶液中与所述盐溶液混合，4℃静置12～24h，得所述3Y-R线性组装材料。

优选的，所述混合后形成的混合溶液的pH值为7.5～8.5。

本发明还提供了上述3Y-R或上述3Y-R线性组装材料在体外转化CO₂为有机物中的应用。

优选的，所述有机物包括葡萄糖合成前体物质。

优选的，所述葡萄糖合成前体物质包括3-磷酸甘油酸。

本发明还提供了上述3Y-R或上述3Y-R线性组装材料在缓解温室效应中的应用。