[发明专利]一种ATC消旋酶和编码基因及其重组表达蛋白质的应用

说明书

【技术领域】：

本发明属于生物技术领域，涉及来源于假单胞菌的一种ATC消旋酶的编码基因，以及重组蛋白质的表达与应用。 

【背景技术】：

ATC消旋酶(ATC racemase)是一种催化拆分DL-ATC(DL-2-氨基Δ2-噻唑啉-4-羧酸，DL-2-amino-Δ2-thiazoline-4-carboxylic acid)生成L-ATC(L-2-氨基Δ2-噻唑啉-4-羧酸，L-2-amino-Δ2-thiazoline-4-carboxylic acid)的酶。L-ATC可作为底物，经过以S-氨甲酰-L-半胱氨酸(S-carbamyl-L-cysteine，L-SCC)或N-氨甲酰-L-半胱氨酸(N-carbamyl-L-cysteine，L-NCC)为中间产物的转化途径，生成终产物L-半胱氨酸，所以ATC消旋酶也是参与酶法转化DL-ATC生产L-半胱氨酸的重要成员之一，具体过程参见附图1。 

L-半胱氨酸(L-cysteine)是组成蛋白质的20种氨基酸之一，是一种α氨基酸，它的存在可以保持蛋白质的稳定性，同一条或不同多肽链两个L-半胱氨酸残基间以二硫键(-S-S-)连接，使蛋白质具有稳定的空间立体结构。L-半胱氨酸在医药、食品、饲料、化妆品等行业具有广泛的用途，日益受到重视。目前L-半胱氨酸的生产方法主要有毛发水解后还原法、化学合成法、发酵法和酶法合成法等。微生物为酶源，采用酶法制备氨基酸的技术有了快速的发展。微生物酶法具有特异性强、生产工艺简单、副反应和副产物少等优点。特别是近年来，以酶法合成替代难于用发酵法生产的氨基酸，有了显著的进步。目前，有3种微生物酶法转化合成L-半胱氨酸的工艺路线：(1)以3-氯L-丙氨酸为前体物的L-半胱氨酸酶法合成；(2)以O-乙酰丝氨酸为前体物的酶法合成L-半胱氨酸；(3)以DL-ATC为前体物的酶法生产L-半胱氨酸。 

DL-ATC是以丙烯酸甲酯为前体物合成的化工产品。对以DL-ATC为前体酶法合成L-半胱氨酸转化途径的研究最早开始于1979年，日本学者Sano提出了完成该转化过程的两种假设：一种是以L-SCC为中间产物的转化途径；另一种是以L-NCC为中间产物的转化途径。 

Sano在研究嗜硫氮杂环戊烯假单胞菌AJ3854菌株时，以不能利用D-ATC但可利用L-ATC合成L-半胱氨酸的菌株Pseudomonas desmolytica AJ3872为对照菌株，二者细胞悬液中均加入DL-ATC为底物进行酶促反应，结果发现AJ3872细胞对DL-ATC利用率不超过50％，而AJ3854细胞对DL-ATC的转化率却达到90％以上，由此证明了AJ3854细胞中有ATC消旋酶的存在，可催化从D-ATC到L-ATC的消旋化反应。 

目前，有关酶法合成L-半胱氨酸相关酶系的报道不多。 

【发明内容】：

本发明的目的是提供一种新的ATC消旋酶及其编码基因，获得活力较高的重组蛋白质，并且这种ATC消旋酶可应用于酶法拆分DL-ATC进一步酶法生产L-半胱氨酸。 

本发明申请人从污泥中分离得到了一株新的假单胞菌Pseudomonas sp.QR-101，于2011年10月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号CGMCC No.5315，经验证它进行以L-NCC为中间产物的L-半胱氨酸合成代谢途径，涉及ATC-消旋酶、L-ATC水解酶和L-NCC酰胺水解酶3个酶的协同催化作用。 

本发明提供的ATC消旋酶，来源于假单胞菌Pseudomonas sp.QR-101，是序列表中SEQ ID No.1的氨基酸残基序列或将SEQ ID No.1的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的缺失、替代或添加且具有与SEQ ID No.1相同活性的由SEQ ID No.1衍生的蛋白质。 

序列表中SEQ ID No.1的氨基酸残基序列是由248个氨基酸残基组成的蛋白质。 

本发明所提供的ATC消旋酶的编码基因，是下列核苷酸序列之一： 

序列表中SEQ ID No.2的DNA序列，由744个碱基组成； 

编码序列表中SEQ ID No.1蛋白质序列的多核苷酸序列。 

含本发明基因的表达载体及细胞体系均属于本发明的保护范围。所述的细胞体系为原核细胞体系。