[发明专利]一组可提高SOD耐热温度和热稳定性的氨基酸序列及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一组可提高SOD耐热温度和热稳定性的氨基酸序列及其应用。

背景技术

超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，简称SOD），是唯一能够特异性清除自由基O₂·^ˉ的抗氧化金属酶，是生物体防御氧毒性的关键。该酶广泛存在于自然界的生物体内，自1969年从牛红细胞发现并正式命名以来，科学家已从细菌、真菌、原生动物、藻类、昆虫、鱼类、植物和哺乳动物等生物体内都分离得到了SOD。由于SOD的特殊功效，其在医药、日用化工、食品、农业以及环保等领域具有广泛的应用价值。目前，SOD临床应用主要集中在抗炎症方面（以类风湿以及放射治疗后引起的炎症病人为主），此外对某些自身免疫性疾病（如红斑狼疮、皮肌炎）、肺气肿、抗癌和氧中毒等都有一定疗效；在食品工业主要用作食品添加剂和重要的功能性基料；在化妆品行业里主要用作抗炎、抗衰老的重要功能性成分。

基于金属辅基不同，该酶可分为Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、Fe-SOD、Ni-SOD四种类型。Mn-SOD与Fe-SOD主要存在于原核生物中，二者序列及结构同源性很高，进化上相近；而Cu/Zn-SOD存在于真核生物中，属于进化上的另一个分支。目前已开发的SOD产品绝大部分都是Cu/Zn-SOD，最早是从动物的血、肝中分离提取的，近年来植物来源的SOD也有了大量相关报道。微生物来源的SOD，尤其嗜热菌中分离的SOD由于具有耐高温、稳定性好的特点，使其在化工应用中比常温酶具有更好的适用性，而越来越受到更多关注。嗜热SOD具有极高的热稳定性、耐受物理、化学变性剂的优良特性，在工农业生产中具有巨大的应用价值，主要来源与自然界分离，原料受限，难以满足工业化需要。目前对SOD进行生产加工以提高其热稳定性的方法主要有基因工程方法、研究SOD模拟物、化学修饰、酶固定化等，但普遍存在改造手段技术繁琐，操作困难，适应性差，且其效果并不太明显等弊端和局限性，这些问题已严重影响到了嗜热SOD的工业化进程。本专利涉及的一组可提高SOD耐热温度和热稳定性的氨基酸序列为实现SOD的耐热性改造提供了一种全新思路和方法，该方法操作简便、可行性强、适应性好，可实现传统工业用SOD的升级换代，具有重要的应用价值和前景。

发明内容          

本发明的一个目的是提供一组来源于Geobacillus属的13个特殊嗜热Fe/Mn-SOD的N端氨基酸序列，这13个N端氨基酸序列具有以下特征：（1）位于Fe/Mn-SOD蛋白的sodA功能域之前，序列长度为101-344个氨基酸，不能独立行使SOD的功能；（2）其相互之间具有85-100%的同源性；（3）都包含特殊的共有重复序列Geo-N-repeat（图2），其中9个N端序列含有2个重复序列，另外4个N端序列含有1个重复序列。

本发明的另一目的是提供一组来源于Geobacillus属的13个特殊嗜热Fe/Mn-SOD的N端氨基酸序列，这一组N端氨基酸序列对Geobacillus属的Fe/Mn-SOD的耐热温度和热稳定性具有决定性作用，除去这一组N端氨基酸序列后的Geobacillus属的Fe/Mn-SOD耐热温度和热稳定性大幅降低（实施例1所示）。

本发明的另一目的是提供一组来源于Geobacillus属的13个特殊嗜热Fe/Mn-SOD的N端氨基酸序列，这组N端氨基酸序列可广泛应用于其它SOD（不仅限于SOD），特别是常温SOD的耐热温度和热稳定性改造。通过一定方法，将这段N端氨基酸序列添加到其它SOD的N端或sodA功能域的N端，可以显著提高SOD的耐热温度和热稳定性（实施例2所示）。

本发明的另一目的是提供一种能表达重组超氧化物歧化酶（N端氨基酸序列添加到其它SOD的N端或sodA功能域的N端）的重组质粒。

本发明的再一目的是提供一种能产生上述重组超氧化物歧化酶（N端氨基酸序列添加到其它SOD的N端或sodA功能域的N端）的重组菌。

本发明的再一目的是提供了SEQ ID NO:1-13氨基酸序列在提高SOD的耐热温度、提高SOD的热稳定性方面的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一组来源于 Geobacillus属的13个特殊嗜热Fe/Mn-SOD的N端氨基酸序列，如SEQ ID NO:1-13所示。