[发明专利]一种精氨酸脱羧酶突变体及其在生产胍基丁胺中的应用

说明书

本发明公开了一种精氨酸脱羧酶突变体及其在生产胍基丁胺中的应用，属于生物技术领域。本发明提供了受产物抑制影响小的精氨酸脱羧酶突变体I534D和D535W，其中，精氨酸脱羧酶突变体I534D是通过将氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的野生型精氨酸脱羧酶的第534位异亮氨酸突变为天冬氨酸得到的，其半抑制常数可达0.66mol/L，较野生型精氨酸脱羧酶提高了5.5倍；精氨酸脱羧酶突变体D535W是通过将氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的野生型精氨酸脱羧酶的第535位天冬氨酸突变为色氨酸得到的，其半抑制常数可达0.50mol/L，较野生型精氨酸脱羧酶提高了4.2倍。

技术领域

本发明涉及一种精氨酸脱羧酶突变体及其在生产胍基丁胺中的应用，属于生物技术领域。

背景技术

胍基丁胺是是精氨酸的衍生物。研究表明，胍基丁胺有降血糖、降血压、利尿、抗炎、抗抑郁、抑制细胞增生等生物活性，并且，研究表明，胍基丁胺对N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体的拮抗作用强而持久，具有对动物吗啡依赖性的戒断作用，是一种极具开发价值的戒毒类药物。因此，胍基丁胺在医药领域市场十分广阔。

目前，工业上主要使用化学合成法和酶转化法这两种方法生产胍基丁胺。其中，化学合成法一般以1,4-丁二胺、己二酸二乙酯、1,4-二溴丁烷和邻苯二甲酰亚胺钾等化合物作为底物，通过还原、取代、胺解和胍基化等化学途径合成胍基丁胺。但是，由于使用化学合成法合成胍基丁胺具有步骤繁琐、产量低下、副产物多以及副产物具有毒性等缺陷，因此，使用化学合成法合成胍基丁胺越来越不被现代工业所接受。

酶转化法则主要是利用精氨酸脱羧酶将L-精氨酸转化为胍基丁胺。与化学合成法相比，利用酶转化法生产胍基丁胺具有步骤简单、副产物少以及绿色环保等优势，但是，由于现有的酶转化法使用的精氨酸脱羧酶存在产物抑制性，在产物胍基丁胺存在的情况下，精氨酸脱羧酶的酶活受到抑制，因此，现有的精氨酸脱羧酶在应用于生产胍基丁胺时常在产量上受到严重的限制。急需找到一种受产物抑制影响小的精氨酸脱羧酶。

发明内容

[技术问题]

本发明要解决的技术问题是提供一种受产物抑制影响小的精氨酸脱羧酶(arginine decarboxylase,ADC,EC 4.1.1.19)。

[技术方案]

为解决上述技术问题，本发明提供了一种精氨酸脱羧酶突变体，所述精氨酸脱羧酶突变体与出发氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的精氨酸脱羧酶相比，第534位异亮氨酸突变为了天冬氨酸，命名为I534D；

或者，所述精氨酸脱羧酶突变体与出发氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的精氨酸脱羧酶相比，第535位天冬氨酸突变为了色氨酸，命名为D535W。

在本发明的一种实施方式中，编码所述精氨酸脱羧酶的基因的核苷酸序列如SEQID NO.2所示。

本发明还提供了一种基因，所述基因编码上述精氨酸脱羧酶突变体。

本发明还提供了一种重组质粒，所述重组质粒携带上述基因。

在本发明的一种实施方式中，所述重组质粒的表达载体为pET-28a(+)质粒或pXMJ19质粒。

本发明还提供了一种宿主细胞，所述宿主细胞携带上述基因或上述重组质粒。

在本发明的一种实施方式中，所述宿主细胞为谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)或大肠杆菌(Escherichia coli)。

本发明还提供了一种生产胍基丁胺的方法，所述方法为先将上述精氨酸脱羧酶突变体或上述宿主细胞添加至含有L-精氨酸的转化体系中进行转化，得到转化液，然后从转化液中分离得到胍基丁胺。