本发明属于酶工程,具体涉及一种来源于 erysipelotrichaceae bacterium的多聚磷酸激酶(ebppk)突变体及其应用,开发高效廉价的atp再生体系。
背景技术:
1、β-烟酰胺单核苷酸(nmn)是合成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nad+)的关键中间体。nad+作为多种细胞代谢反应所必须的辅酶,在能量产生中起着核心作用。最近研究表明,nmn可以促进合成nad+的生物合成并改善包括糖尿病、血管功能障碍等在内的症状。目前未发现nmn的补充出现任何不良反应,nmn已作为营养品出现在市场中,nmn也越来越受到全球各大医药和食品企业的关注。
2、目前,nmn的合成方法分为化学法和生物法。化学法需要使用大量有机试剂,反应条件苛刻,操作复杂,成本高。相比起化学法,酶法具有立体选择性高、反应条件温和、环境友好等优点,因此酶法合成nmn具有重要意义。三磷酸腺苷(atp)作为酶法合成nmn的关键原料,对于nmn的合成至关重要。atp价格昂贵,构建廉价高效的atp再生系统是工业生产nmn亟需解决的问题。
3、多聚磷酸激酶2-iii类(ppk2-iii)酶可以以一磷酸腺苷(amp)或二磷酸腺苷(adp)和多聚磷酸为底物催化合成atp,用于atp再生系统的构建。但ppk2-iii酶催化活性普遍较低,因此有必要对酶分子进行改造。本专利聚焦于对来源于 erysipelotrichaceae bacterium的多聚磷酸激酶(ebppk)进行分子改造,以提高酶学性质,构建廉价高效的atp再生系统。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种多聚磷酸激酶突变体,以解决atp再生系统效率低的问题。多聚磷酸激酶突变体是将野生型多聚磷酸激酶,氨基酸序列如seq id no:1所示的氨基酸突变为y286stop或者l290stop,多聚磷酸激酶突变体比野生型多聚磷酸激酶酶活性高。
2、进一步的,多聚磷酸激酶突变是将野生型多聚磷酸激酶,氨基酸序列如seq idno:1所示氨基酸突变为y286stop。
3、进一步的,多聚磷酸激酶突变是将野生型多聚磷酸激酶,氨基酸序列如seq idno:1所示氨基酸突变为l290stop。
4、进一步的,将多聚磷酸激酶突变体转化到大肠杆菌,获得含有多聚磷酸激酶突变体的基因工程菌。
5、进一步的,含有多聚磷酸激酶突变体的基因工程菌发酵生成多聚磷酸激酶突变体。
6、本发明还提供一种多聚磷酸激酶突变体的基因工程菌,基因工程菌表达多聚磷酸激酶突变体。
7、本发明还提供一种多聚磷酸激酶突变体的应用,多聚磷酸激酶突变体在催化制备nmn的应用。
8、进一步的,以d-核糖、atp和烟酰胺为底物,多聚磷酸激酶突变体、核糖激酶、磷酸核糖焦磷酸激酶、烟酰胺磷酸核糖转移酶催化生成nmn。
9、进一步的,以d-核糖、atp、mgcl2、六偏磷酸钠、烟酰胺为底物,多聚磷酸激酶突变体、核糖激酶、磷酸核糖焦磷酸激酶、烟酰胺磷酸核糖转移酶催化生成nmn。
10、进一步的,以d-核糖、atp、mgcl2、六偏磷酸钠、烟酰胺为底物,多聚磷酸激酶突变体、核糖激酶、磷酸核糖焦磷酸激酶、烟酰胺磷酸核糖转移酶催化,ph为7.5,温度为30 ℃,反应时间1-3 h,生成nmn。
11、有益效果
12、本发明提供的来源于 erysipelotrichaceae bacterium的两种聚磷酸激酶突变体y286stop、l290stop具有高活性,相较于野生型聚磷酸激酶酶活分别提高了2.9倍和2.6倍。这两种突变体用于构成atp再生体系,在合成nmn的应用中显著加快反应速率,在3小时内使nmn产量分别达到25.2 g/l和23.6 g/l,产率都超过70%,本发明具有广泛的工业应用前景。
1.一种多聚磷酸激酶突变体,其特征在于:所述多聚磷酸激酶突变体是将seq id no:1所示氨基酸突变为y286stop或者l290stop,所述多聚磷酸激酶突变体比野生型多聚磷酸激酶酶活性高。
2.根据权利要求1所述的一种多聚磷酸激酶突变体,其特征在于:所述多聚磷酸激酶突变体将seq id no:1所示氨基酸突变为y286stop。
3.根据权利要求1所述的一种多聚磷酸激酶突变体,其特征在于:所述多聚磷酸激酶突变体将seq id no:1所示氨基酸突变为l290stop。
4.根据权利要求2或3所述的一种多聚磷酸激酶突变体,其特征在于:将所述多聚磷酸激酶突变体转化到大肠杆菌,获得含有多聚磷酸激酶突变体的基因工程菌。
5.根据权利要求2或3所述的一种多聚磷酸激酶突变体,其特征在于:含有多聚磷酸激酶突变体的基因工程菌发酵生成多聚磷酸激酶突变体。
6.一种多聚磷酸激酶突变体的基因工程菌,其特征在于:所述基因工程菌表达权利要求2或3所述多聚磷酸激酶突变体。
7.一种多聚磷酸激酶突变体的应用,其特征在于:如权利要求2或3所述的多聚磷酸激酶突变体在催化制备nmn的应用。
8.根据权利要求7所述的一种多聚磷酸激酶突变体的应用,其特征在于:以d-核糖、atp和烟酰胺为底物,权利要求2或3所述多聚磷酸激酶突变体、核糖激酶、磷酸核糖焦磷酸激酶、烟酰胺磷酸核糖转移酶催化生成nmn。
9.根据权利要求8所述的一种多聚磷酸激酶突变体的应用,其特征在于:以d-核糖、atp、mgcl2、六偏磷酸钠、烟酰胺为底物,权利要求2或3所述多聚磷酸激酶突变体、核糖激酶、磷酸核糖焦磷酸激酶、烟酰胺磷酸核糖转移酶催化生成nmn。
10.根据权利要求9所述的一种多聚磷酸激酶突变体的应用,其特征在于:以d-核糖、atp、mgcl2、六偏磷酸钠、烟酰胺为底物,权利要求2或3所述多聚磷酸激酶突变体、核糖激酶、磷酸核糖焦磷酸激酶、烟酰胺磷酸核糖转移酶催化,ph为7.5,温度为30 ℃,反应时间1-3 h,生成nmn。