[发明专利]一种烟酰胺核糖激酶突变体及其编码基因和应用

说明书

本发明具体涉及一种烟酰胺核糖激酶突变体及其编码基因和应用。所述的烟酰胺核糖激酶突变体的氨基酸序列与氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示的野生型烟酰胺核糖激酶相比，在SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列的第22位、第178位、第104位、第157位、第115位、第165位、第52位、第146位进行单突变、两两联合突变、三个联合突变或四个联合突变中的任意一种突变。该烟酰胺核糖激酶突变体与野生型酶相比，酶活和热稳定性均得到了显著提高，可作为生物催化剂，转化底物烟酰胺核糖生成烟酰胺单核苷酸，能显著减少反应时间和酶的使用量，降低生产成本，提高NMN收率，具有大规模工业应用前景。

技术领域

本发明涉及生物酶工程技术领域，具体涉及一种烟酰胺核糖激酶突变体及其编码基因和应用。

背景技术

烟酰胺单核苷酸(Nicotinamide mononuclotide，NMN)，是一种自然存在的生物活性核苷酸，是哺乳动物体内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adeninedinucleotide，NAD⁺，又称辅酶I)合成途径的重要中间体。近年来在Science、Nature、Cell等国际权威学术杂志上的相关研究报道表明，补充NMN可有效地增加和恢复体内辅酶I水平，大幅延缓衰老和防止老年痴呆症等多种神经元退化疾病，并由此从根本上调理和改善衰老的各种症状。因此以NMN为活性成分的功能性保健食品有着很大的开发潜力和市场前景。

目前NMN的生产方法主要是采用安全绿色的体外酶催化工艺。以烟酰胺核糖(nicotinamide riboside，NR)为起始原料，在烟酰胺核糖激酶(NR kinase，NrK)和ATP的作用下，一步反应得到NMN，收率高，产品纯度高，为目前的主流生产方法。

如中国专利CN110373398A公开了一种烟酰胺核糖激酶突变体及其应用，该新型烟酰胺核糖激酶突变体可用于β-烟酰胺单核苷酸的合成制备，具有酶成本低，转化时间短、工艺操作简单等特点，但对于酶活性和热稳定性并没有明显提高。

目前关于烟酰胺核糖激酶的研究仍然较少，限制了生物酶催化一步反应法制备NMN工业化生产中的应用。通过定向突变方法提高烟酰胺核糖激酶的酶活性和热稳定性，将十分有助于实现工业上减少酶量，降低生产成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种烟酰胺核糖激酶突变体及其编码基因和应用，以解决现有野生型烟酰胺核糖激酶活性、热稳定性不理想，难以实现工业化生产的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

来源于Homo sapiens的野生型烟酰胺核糖激酶的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示，其编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。

本发明针对野生型NrK，通过大分子建模技术模拟三维结构，利用能量最低原理和分子对接技术预测出可能的与催化活性和稳定性相关的一个或多个位点，进行定点突变后，从中筛选出活性有显著提高的突变体。