本发明专利技术涉及分子生物学和基因工程领域，具体来讲涉及一种以海洋细菌为来源编码获取Κ‑卡拉胶酶基因的及重组酶制备方法。本发明专利技术包括如下步骤：一、PCR法获得海洋细菌中κ‑卡拉胶酶基因的全长序列；二、以海洋细菌为来源基因κ‑卡拉胶酶基因的重组表达质粒和重组菌株的构建；三、利用重组表达菌株表达重组κ‑卡拉胶酶；四、重组酶的活性检测。本发明专利技术通过一种新的、高效、准确的途径，以海洋细菌为来源获得的κ‑卡拉胶酶基因应用于大肠杆菌工程菌株的构建，并实现具有活性重组酶的异源表达，为实现工业化生产卡拉胶酶提供基础；通过本发明专利技术中的以海洋细菌为来源获得的κ‑卡拉胶酶基因，与已知κ‑卡拉胶酶序列相似性最高为44％。
【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及分子生物学和基因工程领域，具体来讲涉及一种以海洋细菌为来源编码获取Κ-卡拉胶酶基因的及重组酶制备方法。
技术介绍
：卡拉胶酶(Carrageenase)是一种海藻多糖水解酶，可降解卡拉胶的β-1,4糖苷键，生成系列偶数的卡拉胶寡糖。根据识别底物特异性，可将卡拉胶降解酶分为以下三种：κ-卡拉胶酶(EC 3.2.1.83)、ι-卡拉胶酶(EC 3.2.1.157)和λ-卡拉胶酶(EC 3.2.1.162)。κ-卡拉胶酶(κ-Carrageenase)属于糖苷水解酶GH16家族，该家族成员还包括昆布多糖酶、β-琼胶酶、内切β-1,3-1,4-葡聚糖酶、内切β-牛乳糖苷酶和木葡聚糖转移酶等，它们有共同的保守核心催化区域E[ILV]D[IVAF][VILMF(0,1)]E序列。ι-卡拉胶酶(ι-Carrageenase)属于糖苷水解酶GH 82家族。具有DFGX3DGX6AX3A的糖苷酶保守区域。λ-卡拉胶酶(λ-Carrageenase)既不属于κ-卡拉胶酶的GH16，也不属于ι-卡拉胶酶的GH82，是一类新型的糖苷水解酶家族。卡拉胶酶主要来源海洋微生物，也有部分来源海洋软体动物。已在假单胞菌属(Pseudomonas)、别单胞菌属(Alteromonas)、噬纤维菌属(Cellulophaga)、弧菌属(Vibrio)、黄杆菌属(Flavobacteriales)、浮霉菌属(Planctomycetales)、毛螺旋菌科(Lachnospiraceae)、紫红球菌目(Puniceicoccales)等微生物中发现了不同类型卡拉胶酶。卡拉胶酶在这些微生物体内的存在方式具有多样性。例如λ-卡拉胶酶仅存在某些特定的微生物，有些微生物体内同时具有多种类型的卡拉胶降解酶，例如Pseudoalteromonas carrageenovora能同时分泌κ-、λ-和ι-卡拉胶酶，而Alteromonas carrageenovora和Zobellia galactanovorans能同时分泌κ-和ι-卡拉胶降解酶。目前关于卡拉胶酶的研究主要包括生化方面和分子生物学方面。前者主要集中在卡拉胶酶高产菌株的选育、发酵剂产酶条件的优化、酶学性质研究、降解机制及产物鉴定；后者主要集中编码卡拉胶酶基因的克隆、序列分析、重组表达、酶的纯化及酶学性质研究等。虽然大量卡拉胶酶高产菌株被发现，并对其产酶发酵条件和酶学特性进行了大量研究，但目前卡拉胶酶无法满足规模化酶解法制备卡拉胶寡糖的需求。酶解法制备卡拉胶寡糖研究领域中存在：产酶量和酶活力普遍较低，无法达到规模化生产的要求；野生菌株培养体系复杂，海洋来源需要大量的NaCl，为后续卡拉胶寡糖的纯化增加产本产酶条件不稳定；容易出现菌种退化，无法连续生产等问题。采用分子生物学技术从编码卡拉胶酶的功能基因入手，通过基因
克隆、序列分析、重组表达、表达特性及构效关系方面的研究是解决上述困难的有效方法之一，而获得优良的编码卡拉胶酶的基因是进行上述工作的基础。现有的分子生物学技术多数还是采用文库构建等传统方法获取卡拉胶酶基因，但文库构建工作费时费力，需要通过大量筛选获得阳性克隆，进而通过亚克隆等环节才能获得完整基因。伴随着高通量测序技术的发展，海量基因组被解析并释放基因组数据，如何借助这些基因组数据服务于卡拉胶酶基因的挖掘是亟待解决的问题。如果有一种方法能在比较基因组学分析的基础上，借助于传统同源克隆的原理而从基因组中通过一次PCR方法获得完整目的基因，则可以免除上述文库构建的繁琐工作，从而实现目的基因的高效获得。
技术实现思路
：本专利技术的目的⑴是提供一种从产卡拉胶酶的菌株中通过一次PCR方法直接获得完整目的基因的方法，建立了一种新的、高效、准确的途径，并将获得的κ-卡拉胶酶基因应用于大肠杆菌工程菌株的构建，并实现具有活性重组酶的异源表达，为实现工业化生产卡拉胶酶提供基础。本专利技术的目的⑵是利用该方法克隆获得一个全新海洋细菌来源κ-卡拉胶酶基因。本专利技术的目的⑶是利用限制性内切酶，将克隆获得的卡拉胶酶基因连接到原核表达载体pET-28a(+)中，构建卡拉胶酶基因的表达载体pET-28a(+)-Cly-κ-car，通过转化技术将表达载体转入到大肠杆菌(BL21)，构建工程菌株，最终获得能产活性重组卡拉胶酶的BL21-Cly-κ-CAR工程菌株。本专利技术的技术方案包括如下步骤：一、PCR法获得海洋细菌C.lytica M9中κ-卡拉胶酶基因的全长序列⑴根据海洋细菌C.lytica M9(菌种保藏号：CGMCC No：10829)中16s RNA序列构建系统进化树，找到与目的菌株最相近且具有全基因组数据的参考菌株(Cellulophaga lytica DSM 7489,基因组数据信息NC_015167)；⑵根据基因组注释信息和NCBI中blast程序验证之后，找到参考菌株(C.lytica DSM7489)基因组中编码κ-卡拉胶酶的基因Celly_2915编号(gi|325284916:3333332-3334777蛋白序列ADY30732)，同时确定该参考菌株中编码κ-卡拉胶酶的相邻上游基因Celly_2914编号(gi|325284916:3332347-3333021蛋白序列ADY30731)和下游基因Celly_2916编号(gi|325284916:3335359-3336312蛋白序列ADY30733)及分别对应的核苷酸和氨基酸序列；⑶根据相邻上下游基因(Celly_2914和Celly_2916)的氨基酸序列通过BlocκMaκer在线软件程序进行比对和寻找保守核心区域，其中，Celly_2914的核心保守序列为：QGSINPM和Celly_2916的核心保守序列为：SGLGEPNE；⑷根据Celly_2914基因的核心保守序列采用CODEHOP软件设计正向引物，正向引物为：TCTTGCTTCGCTACCAGCTC；根据根据Celly_2916基因的核心保守序列采用CODEHOP软件设计反向引物，反向引物为：TTTGGCTCTCCCAAACCAGA；⑸以目的菌株C.lytica M9基因组为模板，利用步骤⑷中所述的引物经一步PCR方法获得一种全新的海洋细菌为来源，含有编码完整κ-卡拉胶酶基因的原始编码序列，其核苷酸序列为Seq ID.NO.1，该基因DNA序列全长1488bp，编码495个氨基酸，含有45个氨基酸的信号肽序列。κ-卡拉胶酶的氨基酸序列为Seq ID.NO.2，该酶属于糖苷水解酶GH16家族。二、海洋细菌C.lytica M9来源基因κ-卡拉胶酶基因的重组表达质粒和重组菌株的构建将上一步骤获得的κ-卡拉胶酶基因克隆到原核表达载体pET-28a(+)中，构建重组表达质粒。首先基于获得的κ-卡拉胶酶基因的全长序列(采用软件预测ORF中的信号肽区域)，设计获取目的基因成熟肽部分的上下游引物：上游引物Cly-κ-Car-F：CCCGAATTCCAAACATCTAATCCGAATGATAATT下游引物Cly-κ-Car-R：GGCTCGAGCTATTGAATAAGCAGTTGTTTTG；采用含有原始编码序列的质粒pMD-18T-原始编码序列模板，通过PCR方法获得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以海洋细菌为来源获取的κ‑卡拉胶酶基因，其特征在于，其核苷酸序列为Seq ID.NO.1，该基因DNA序列全长1488bp，编码495个氨基酸，含有45个氨基酸的信号肽序列。
【技术特征摘要】
1.一种以海洋细菌为来源获取的κ-卡拉胶酶基因，其特征在于，其核苷酸序列为Seq ID.NO.1，该基因DNA序列全长1488bp，编码495个氨基酸，含有45个氨基酸的信号肽序列。2.权利要求1所述的一种以海洋细菌为来源获取的κ-卡拉胶酶基因，其特征在于，从海洋细菌C.lytica M9中获取的方法包括如下步骤：(1)根据海洋细菌C.lytica M9中16s RNA序列构建系统进化树，找到与目的菌株最相近且具有全基因组数据的参考菌株；(2)根据基因组注释信息和NCBI中blast程序验证之后，找到参考菌株C.lytica DSM7489基因组中编码κ-卡拉胶酶的基因Celly_2915编号(gi|325284916:3333332-3334777蛋白序列ADY30732)，同时确定该参考菌株中编码κ-卡拉胶酶的相邻上游基因Celly_2914编号(gi|325284916:3332347-3333021蛋白序列ADY30731)和下游基因Celly_2916编号(gi|325284916:3335359-3336312蛋白序列ADY30733)及分别对应的核苷酸和氨基酸序列；(3)根据相邻上游基因Celly_2914和下游基因Celly_2916的氨基酸序列，通过BlocκMaκer在线软件程序进行比对和寻找保守核心区域，其中，Celly_2914的核心保守序列为：QGSINPM和Celly_2916的核心保守序列为：SGLGEPNE；(4)根据Celly_2914基因的核心保守序列设计正向引物，正向引物为：TCTTGCTTCGCTACCAGCTC；根据根据Celly_2916基因的核心保守序列设计反向引物，反向引物为：TTTGGCTCTCCCAAACCAGA；(5)PCR扩增，以目的菌株C.lytica M9基因组为模板，利用步骤(4)中所述的正反向引物经一步PCR方法扩增，扩增产物切胶纯化，获得含有编码完整κ-卡拉胶酶基因的原始编码序列。3.权利要求1所述的一种以海洋细菌为来源获取的κ-卡拉胶酶基因所编码的κ-卡拉胶酶，其特征在于，κ-卡拉胶酶的氨基酸序列为Seq ID.NO.2，属于糖苷水解酶GH16家族。4.根据权利要求3所述的κ-卡拉胶酶，其特征在于，通过下述步骤制备而成：1)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚子昂，吴海歌，赵博闻，崔红利，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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