CN103088090A - 一种n-乙酰葡萄糖胺异构酶在生产n-乙酰甘露糖胺中的应用 - Google Patents
一种n-乙酰葡萄糖胺异构酶在生产n-乙酰甘露糖胺中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的N-乙酰葡萄糖胺异构酶在催化合成N-乙酰甘露糖胺中的应用。即以氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的N-乙酰葡萄糖胺异构酶为催化剂，以N-乙酰葡萄糖胺为底物，制备N-乙酰甘露糖胺。本发明首次将氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的N-乙酰葡萄糖胺异构酶应用于N-乙酰甘露糖胺制备中，取得很好的效果。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，涉及一种N-乙酰葡萄糖胺异构酶(N-acetylglucosamine2-epimerase，AGE)的应用，尤其涉及一种来自海藻Prochlorococcus marinus str.MIT9215中的N-乙酰葡萄糖胺异构酶（PmAGE）在以N-乙酰葡萄糖胺（N-acetyl-D-glucosamine，GlcNAc）为底物生产N-乙酰甘露糖胺（N-acetyl-D-mannosamine,ManNAc）中的应用。
背景技术
N-乙酰甘露糖胺（N-acetyl-D-mannosamine,ManNAc）是一种重要的中间体，可用于抗流感药物前体及婴幼儿奶粉添加剂N-乙酰神经氨酸（N-acetyl-D-neuraminic acid,Neu5Ac）的合成。
以N-乙酰葡萄糖胺（N-acetyl-D-glucosamine，GlcNAc）为底物用于合成ManNAc，再以ManNAc和丙酮酸为底物经N-乙酰神经氨酸缩合酶（N-acetylneuraminic acid lyase,Nal）催化合成N-乙酰神经氨酸是目前最主要的合成Neu5Ac的途径。而把廉价的底物GlcNAc经异构反应生成其昂贵的同分异构体ManNAc是两步反应中的关键步骤。
迄今为止关于催化GlcNAc合成ManNAc的反应已有许多报道。概括起来主要有化学法和生物催化法。
化学催化法是在强碱性的条件下将GlcNAc异构成ManNAc，但是该方法对下游的底物及酶具有强烈的降解作用，因而不适合大规模应用[1]。
生物催化法采用AGE在温和的条件下催化GlaNAc生成ManNAc，因而避免了化学法中强碱对下游反应的抑制作用。但是AGE只存在在自然界极少的几个物种中。目前报道的AGE主要集中在哺乳动物，如猪[2]、人[3]、老鼠[4]；以及淡水藻，如Synechocystis sp.PCC6803[5]和Anabaena sp.CH1[6]中；以及卵形拟杆菌Bacteroidesovatus ATCC8483[7]中。这些AGE的共同的特点是需要ATP作为激活剂。全细胞催化法可以克服反应体系中添加ATP的需要[8]，但其缺陷是细胞膜降低了底物的传质造成反应速率降低，而且全细胞催化剂无法长期稳定地重复利用。与此相反，通过酶的固定化方式进行ManNAc生产可以克服底物的传质作用而且酶可以长期重复利用，但是却需要添加高成本的ATP[9]。本专利中研究的AGE可以在不需要添加ATP的情况下表现出很高的酶活，从而很好地解决了酶催化法合成ManNAc中的瓶颈。
本专利中涉及到的N-乙酰葡萄糖胺异构酶（PmAGE）是AGE的一种，其包含384个氨基酸，其在Genbank中的收录号为YP_001484631.1，（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/YP_001484631.1），其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。编码该蛋白的基因含有1155bp碱基，其在Genbank中的收录号为NC_009840.1，(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/NC_009840.1?report=genbank&from=1224454&to=1225608)，其基因序列如SEQ ID NO：1所示。至今未发现PmAGE用于ManNAc合成的报道。
【参考文献】：
[1]Blayer S,Woodley JM,Dawson MJ,Lilly MD(1999)Alkaline biocatalysis for the directsynthesis of N-acetyl-D-neuraminic acid(Neu5Ac)from N-acetyl-D-glucosamine(GlcNAc).Biotechnol Bioeng66：131-136。
[2]Itoh T,Mikami B,Maru I,Ohta Y,Hashimoto W,Murata K（2000）Crystal structure ofN-acyl-D-glucosamine2-epimerase from porcine kidney at2.0A resolution.J Mol Biol303:733-44。
[3]Lee JO,Yi JK.,Lee SG,Takahashi S,Kim BG（2004）Production of N-acetylneuraminicacid from N-acetylglucosamine and pyruvate using recombinant human renin binding proteinand sialic acid aldolase in one pot.Enzyme Microb Technol35：121-125。
[4]Van Rinsum J,Van Dijk W,Hooghwinkel GJ,Ferwerda W(1983)Subcellular localizationand tissue distribution of sialic acid precursor-forming enzymes.Biochem J210:21-8。
[5]Tabata K,Koizumi S,Endo T,Ozaki A（2002）Production of N-acetyl-neuraminic acidby coupling bacteria expressing N-acetyl-glucosamine2-epimerase and N-acetyl-neuraminicacid synthetase.Enzyme Microb Technol30：327-333。
[6]Lee YC,Chien,HC,Hsu,W.H.2007.Production of N-acetyl-D-neuraminic acid byrecombinant whole cells expressing Anabaena sp.CH1N-acetyl-D-glucosamine2-epimeraseand Escherichia coli N-acetyl-D-neuraminic acid lyase.J Biotechnol129：453-60。
[7]Sola-Carvajal A,Sánchez-Carrón G,García-García MI,García-Carmona F,Sánchez-Ferrer
（2011）Properties of BoAGE2,a second N-Acetyl-D-glucosamine2-epimerase fromBacteroides ovatus ATCC8483.Biochimie94：222-230。
[8]Tao F,Zhang Y,Ma C,Xu P(2011)One-pot bio-synthesis:N-Acetyl-D-neuraminic acidproduction by a powerful engineered whole-cell catalyst.Sci Rep,1:142。
[9]Hu S,Chen J,Yang Z,Shao L,Bai H.,Luo J.,Jiang W.,Yang Y（2010）Coupledbioconversion for preparation of N-acetyl-D-neuraminic acid using immobilizedN-acetyl-D-glucosamine-2-epimerase and N-acetyl-D-neuraminic acid lyase.Appl MicrobiolBiotechnol85：1383-91。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供N-乙酰葡萄糖胺异构酶在催化GlcNAc制备ManNAc中的应用。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的N-乙酰葡萄糖胺异构酶在催化N-乙酰葡萄糖胺合成N-乙酰甘露糖胺中的应用。
具体的方法是，以氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的N-乙酰葡萄糖胺异构酶为催化剂，以N-乙酰葡萄糖胺为底物，不需要ATP作为辅因子，制备N-乙酰甘露糖胺。
更具体的方法是，表达基因序列如SEQ ID NO：1所示的重组菌，经过破碎与镍柱纯化后，将纯酶与N-乙酰葡萄糖胺在缓冲液中反应得到N-乙酰甘露糖胺。
其中，基因序列如SEQ ID NO：1所示的重组菌的构建方法如下：以Prochlorococcusmarinus str.MIT9215基因组为模板扩增出N-乙酰葡萄糖胺异构酶的基因并连接到pET-28a载体上，再将重组质粒转化入E.coli Rosetta(DE3)中。
其中，重组菌的表达方法如下：培养重组菌至OD600=0.8时添加0.5mM IPTG，在15℃、220rpm条件下诱导12h。
其中，镍柱纯化条件为：60mM咪唑溶液洗脱杂蛋白，500mM咪唑溶液洗脱纯酶。
其中，纯酶与N-乙酰葡萄糖胺的反应比为0.2-20U的纯酶与50-200mM N-乙酰葡萄糖胺反应。
其中，所述的缓冲液为pH7～8.5的磷酸缓冲液或pH7～8.5的Tris-HCl缓冲液，优选pH7.5的磷酸缓冲液或pH7.5的Tris-HCl缓冲液。
其中，纯酶与N-乙酰葡萄糖胺在缓冲液中反应条件为：温度35～38℃，反应时间0.2～2h；优选，温度37℃，反应时间0.5h。
发明人基于现代生物信息学思想，结合分子生物学技术，采用基因工程的手段从海藻Prochlorococcus marinus str.MIT9215克隆N-乙酰葡萄糖胺异构酶的基因，在大肠杆菌中表达后发现其能催化GlcNAc生产ManNAc。
有益效果：本发明首次将氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的N-乙酰葡萄糖胺异构酶应用于催化GlcNAc合成ManNAc中，取得很好的效果，其酶活高达2.37U/mg，而且该反应中不需要添加辅因子ATP，大大降低了生产成本。
附图说明
图1为N-乙酰葡萄糖胺异构酶基因的构建图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：重组大肠杆菌E.coli Rosseta（pET28a-PmAGE）的构建。
1、N-乙酰葡萄糖胺异构酶基因的获取：
海洋来源的蓝藻Prochlorococcus marinus str.MIT9215（来自于MassachusettsInstitute of Technology的chisholm教授）细胞在液氮中冷冻1分钟后再转移到100℃沸水中温浴10分钟。将如此处理过的海藻作为PCR的模板。
构建表达载体所用的引物加设酶切位点，引物序列如下：
上游引物（PmAGE-sense含EcoR I）为：
5′CCGGAATTCATGCAAAAATATATAAACGAATATCTAAG
下游引物（PmAGE-anti含Not I）为：
ATTTGCGGCCGCTTATTTAAACAATGTTGTATTTTTT
所有引物均由南京金斯瑞公司合成。
基因的PCR条件：
94℃变性5min，按如下参数循环30次：94℃变性1min，60℃退火50s，72℃延伸1.5min。最后72℃延伸10min。
2、重组大肠杆菌E.coli Rosseta转化：
用EcoR I及Not I分别酶切pET-28a（pET-28a购于Novagen(默克中国)）及所扩增含有两个酶切位点的目的基因，分别胶回收已双酶切的目的片段和表达载体，将已双酶切的表达载体pET-28a与目的基因用T4连接酶进行连接过夜，将10uL的连接产物pET-28a-PmAGE加入100uL的Rosetta(DE3)感受态细胞中，冰上放置30min，42℃热激90sec。冰上放置2min。加入预热的0.45mL培养基。220rpm37℃1h。将200uL菌液加入分别含有100μg/mL的卡那霉素和氯霉素的LB平板上，37℃过夜培养12～16h。构建图谱见图1。
实施例2：异构酶PmAGE的获取极其性质研究。
1、N-乙酰葡萄糖胺异构酶PmAGE的表达。
挑取重组菌E.coli Rosseta（pET-28a-PmAGE）至含抗生素的LB液体培养基中，37℃振荡培养过夜。然后按2%接种量分别接种到新鲜培养液中，37℃培养至OD600约为0.6时，加入IPTG至终浓度0.5mmol·L-1，15℃，220rpm，诱导表达12h后，离心(4℃，10000rpm，10min)。
2、N-乙酰葡萄糖胺异构酶PmAGE的纯化。
将收集的菌泥用含300mM NaCl和30%甘油的磷酸缓冲(50mM，pH7.5)重悬，超声破碎细胞(功率300W，超声5s，间歇5s，共5min)，离心(4℃，12000rpm，15min)取上清。
将收集到的上清酶液添加到Ni-NTA柱中，冰上保温30分钟。弃去穿透液后，用含60mM咪唑，300mM NaCl和30%甘油的磷酸缓冲(50mM，pH7.5)洗去杂蛋白。再用含500mM咪唑，300mM NaCl和30%甘油的磷酸缓冲(50mM，pH7.5)将目标蛋白PmAGE洗脱下来。用12%的SDS-PAGE检测酶的纯度，得到电泳纯的PmAGE。将纯化后的PmAGE用Tris-HCl缓冲（pH7.5）透析（M.W.3000的透析膜，透析24小时）。蛋白浓度采用Brandford法进行测定。
3、N-乙酰葡萄糖胺异构酶PmAGE的底物特异性的研究。
酶活的检测方法：采用Agilent1200高效液相色谱，串联两根Bio-Rad Aminex87-H柱进行检测（以10mM H2SO4为流动相，流速0.4ml/min，折光示差检测器）。酶活的定义：每分钟内生产1μmol产物所需的酶量为一个酶活单位U。
在6管分别含有100mM的果糖、100mM甘露糖、100mM GlcNAc、100mMManNAc、2mM6-磷酸果糖和2mM6-磷酸甘露糖Tris-HCl缓冲（pH7.5）中加入30ug/ml的纯酶PmAGE。37℃水浴反应30分钟。
结果显示，重组菌E.coli Rosseta（pET28a-PmAGE）对底物GlcNAc的比酶活为2.4U/mg，对底物ManNAc的比酶活为12.5U/mg。对其他底物均没有表现出催化活性。
4、ATP对N-乙酰葡萄糖胺异构酶PmAGE影响的研究。
在含100mM GlcNAc的Tris-HCl缓冲（pH7.5）中添加ATP(0-50mM)，再加入30ug/ml的纯酶PmAGE。37℃水浴反应30分钟。
其逆反应为在含100mM ManNAc的Tris-HCl缓冲（pH7.5）中添加ATP(0-50mM),再加入30ug/ml的纯酶PmAGE。37℃水浴反应30分钟。
表1
结果显示，PmAGE的酶活对ATP没有依赖性，低浓度ATP（5цm-5mM）对PmAGE的酶活没有显著影响，而高浓度的ATP(20-100mM)对PmAGE具有显著的抑制作用，具体数据见表1。
Claims (10)
1.一种氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的N-乙酰葡萄糖胺异构酶在催化N-乙酰葡萄糖胺合成N-乙酰甘露糖胺中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，以氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的N-乙酰葡萄糖胺异构酶为催化剂，以N-乙酰葡萄糖胺为底物，不需要ATP作为辅因子，制备N-乙酰甘露糖胺。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，表达基因序列如SEQ ID NO：1所示的重组菌，经过破碎与镍柱纯化后，将纯酶与N-乙酰葡萄糖胺在缓冲液中反应得到N-乙酰甘露糖胺。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，基因序列如SEQ ID NO：1所示的重组菌的构建方法如下：以Prochlorococcus marinus str.MIT9215基因组为模板扩增出N-乙酰葡萄糖胺异构酶的基因并连接到pET-28a载体上，再将重组质粒转化入E.coliRosetta(DE3)中。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，重组菌的表达方法如下：培养重组菌至OD600=0.8时添加0.5mM IPTG，在15℃、220rpm条件下诱导12h。
6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，镍柱纯化条件为：60mM咪唑溶液洗脱杂蛋白，500mM咪唑溶液洗脱纯酶。
7.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，纯酶与N-乙酰葡萄糖胺的反应比为0.2-20U的纯酶与50-200mM N-乙酰葡萄糖胺反应。
8.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的缓冲液为pH7～8.5的磷酸缓冲液或pH7～8.5的Tris-HCl缓冲液。
9.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，纯酶与N-乙酰葡萄糖胺在缓冲液中反应条件为：温度35～38℃，反应时间0.2～2h。
10.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，纯酶与N-乙酰葡萄糖胺在缓冲液中反应条件为：温度37℃，反应时间0.5h。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103276001A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-09-04 | 南京工业大学 | 一种密码子优化的n-乙酰葡萄糖胺异构酶的基因及其表达 |
| CN111944796A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-17 | 浙江农林大学 | 一种d-甘露糖异构酶及其应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1541693A1 (en) * | 2002-07-18 | 2005-06-15 | Yamasa Corporation | Processes for producing cmp-n-acetylneuraminic acid |
| CN101165190A (zh) * | 2006-10-17 | 2008-04-23 | 中国科学院上海生命科学研究院 | 固定化双酶法制备n-乙酰神经氨酸 |
| WO2008072861A1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Gene Chem Inc | Novel n-acetylglucosamine-2-epimerase and method for producing cmp-neuraminic acid using the same |
| CN101603023A (zh) * | 2009-07-10 | 2009-12-16 | 山东大学 | 一株温控共表达外源基因的重组大肠杆菌及其应用 |
| CN101906449A (zh) * | 2010-06-24 | 2010-12-08 | 山东大学 | 芽孢表面展示系统用于n-乙酰神经氨酸生产的方法 |
| WO2012106465A2 (en) * | 2011-02-01 | 2012-08-09 | Hibm Research Group, Inc. | Methods and compositions for increasing sialic acid production and treating sialic related disease conditions |
-
2013
- 2013-03-01 CN CN201310065854.3A patent/CN103088090B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1541693A1 (en) * | 2002-07-18 | 2005-06-15 | Yamasa Corporation | Processes for producing cmp-n-acetylneuraminic acid |
| CN101165190A (zh) * | 2006-10-17 | 2008-04-23 | 中国科学院上海生命科学研究院 | 固定化双酶法制备n-乙酰神经氨酸 |
| WO2008072861A1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Gene Chem Inc | Novel n-acetylglucosamine-2-epimerase and method for producing cmp-neuraminic acid using the same |
| CN101668850A (zh) * | 2006-12-15 | 2010-03-10 | 基因化学株式会社 | 新的n-乙酰葡糖胺-2-表异构酶以及使用该酶生产cmp-神经氨酸的方法 |
| CN101603023A (zh) * | 2009-07-10 | 2009-12-16 | 山东大学 | 一株温控共表达外源基因的重组大肠杆菌及其应用 |
| CN101906449A (zh) * | 2010-06-24 | 2010-12-08 | 山东大学 | 芽孢表面展示系统用于n-乙酰神经氨酸生产的方法 |
| WO2012106465A2 (en) * | 2011-02-01 | 2012-08-09 | Hibm Research Group, Inc. | Methods and compositions for increasing sialic acid production and treating sialic related disease conditions |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| GREGORYC.KETTLER ET.AL: "Patterns and Implications of Gene Gain and Loss in the Evolution of Prochlorococcus", 《PLOS GENETICS》 * |
| 无: "ABV51045.1", 《GENBANK》 * |
| 王立军等: "鱼腥藻N-乙酰-D-葡萄糖胺2-差向异构酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的高效表达", 《沈阳药科大学学报》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103276001A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-09-04 | 南京工业大学 | 一种密码子优化的n-乙酰葡萄糖胺异构酶的基因及其表达 |
| CN103276001B (zh) * | 2013-06-19 | 2014-10-01 | 南京工业大学 | 一种密码子优化的n-乙酰葡萄糖胺异构酶的基因及其表达 |
| CN111944796A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-17 | 浙江农林大学 | 一种d-甘露糖异构酶及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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