本发明专利技术公开了一种蛋白质，是将6‑磷酸葡萄糖异构酶蛋白第543位丝氨酸突变为丙氨酸得到的；所述蛋白质是如下(a1)或(a2)：(a1)由序列表中序列4所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(a2)将序列4的氨基酸序列经过除第543为氨基酸以外的一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与具有相同功能的由序列4衍生的蛋白质。本发明专利技术提供的蛋白质具有6‑磷酸葡萄糖异构酶的活性，并且酶活力较现有的6‑磷酸葡萄糖异构酶显著提高。本发明专利技术有望被用于实际的生产实践以提高植物光合效力及淀粉的合成能力，具有非常广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
TaGPI1mS543A蛋白及其编码基因和应用
本专利技术涉及一种TaGPI1mS543A蛋白及其编码基因和应用。
技术介绍
植物淀粉是一类最初在植物叶绿体中合成、最终在其他异养器官(如种子、根、果实等)贮存的高聚化、非水溶性的碳水化合物。它为地球上异氧生物提供了主要的碳源和能量源；对人类来讲，它是我们必不可少的食物和能量来源。与此同时，淀粉还被广泛的应用于医疗、能源、化工、建筑、材料等多种行业之中，可以说淀粉生产和应用与我们的生活息息相关。6-磷酸葡萄糖异构酶(简称GPI)是植物淀粉合成、代谢途径中的关键酶，它可逆的催化了6-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖的相互转变。在叶绿体中，作为淀粉合成途径的关键酶，它催化了6-磷酸果糖到6-磷酸葡萄糖的生化反应。6-磷酸果糖是卡尔循环重要的终产物之一，而6-磷酸葡萄糖是淀粉合成代谢、糖代谢中的重要中间产物。6-磷酸葡萄糖异构酶是连接卡尔文循环、淀粉合成代谢、糖代谢的重要蛋白(酶)。PGI既存在于质体中，又定位在胞质之中，质体PGI突变后，植物表现为叶片淀粉合成明显减少，生长缓慢等表型，而胞质PGI突变后，植物生长受阻、叶片淀粉明显积累、生殖生长受到严重干扰等表型，因此两种类型的PGI对植物都是十分重要的。在动物中，大量的研究表明它参与了人类能量代谢相关的多种疾病的发生过程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种TaGPI1mS543A蛋白及其编码基因和应用。本专利技术提供了一种蛋白质(命名为TaGPI1mS543A蛋白)，是将6-磷酸葡萄糖异构酶蛋白第543位丝氨酸突变为丙氨酸得到的。所述TaGPI1mS543A蛋白是如下(a1)或(a2)：(a1)由序列表中序列4所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(a2)将序列4的氨基酸序列经过除第543位氨基酸残基以外的一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与具有相同功能的由序列4衍生的蛋白质。所述6-磷酸葡萄糖异构酶蛋白是如下(a3)或(a4)：(a3)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(a4)将序列2的氨基酸序列经过除第543位氨基酸残基以外的一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与具有相同功能的由序列2衍生的蛋白质。为了使(a1)中的蛋白质便于纯化和检测，可在由序列表中序列4所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述(a2)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。本专利技术还保护编码权利要求1所述蛋白质的基因。将所述基因命名为TaGPI1mS543A基因。所述基因为如下(b1)-(b3)中任一所述的DNA分子：(b1)编码区如序列表中序列3所示的DNA分子；(b2)在严格条件下与(b1)限定的DNA序列杂交且编码所述蛋白质的DNA分子；(b3)与(b1)或(b2)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码所述蛋白质的DNA分子。上述严格条件可为用0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液，在DNA或者RNA杂交实验中65℃下杂交并洗膜。本专利技术还保护含有TaGPI1mS543A基因的重组表达载体、表达盒或重组菌。所述重组表达载体具体可为在pHUE载体的多克隆位点(例如SacII和KpnI酶切位点间)插入序列表的序列3所示的双链DNA分子得到的重组质粒。本专利技术还保护TaGPI1mS543A蛋白的应用，为如下(c1)-(c6)中至少一种：(c1)作为6-磷酸葡萄糖异构酶；(c2)催化6-磷酸果糖转化为6-磷酸葡萄糖；(c3)催化6-磷酸葡萄糖转化为6-磷酸果糖；(c4)以6-磷酸果糖为原料制备6-磷酸葡萄糖酸；(c5)促进植物淀粉的合成；(c6)提高植物光合效力。本专利技术还保护一种重组菌，是将TaGPI1mS543A基因导入宿主菌中得到的。所述TaGPI1mS543A基因可通过含有TaGPI1mS543A基因的重组表达载体导入宿主菌得到重组菌。所述重组表达载体具体可为将pHUE载体的SacII和KpnI酶切位点间插入了序列表的序列3所示的双链DNA分子得到的重组质粒。所述宿主菌可为大肠杆菌，具体可为大肠杆菌BL21(DE3)。本专利技术还保护一种6-磷酸葡萄糖异构酶的制备方法，包括如下步骤：培养所述重组菌，从重组菌中得到6-磷酸葡萄糖异构酶。所述“从重组菌中得到6-磷酸葡萄糖异构酶”具体可包括步骤(d1)和(d2)：(d1)破碎所述重组菌菌体，得到含有6-磷酸葡萄糖异构酶的粗提液；(d2)分离所述粗提液中的6-磷酸葡萄糖异构酶并去除His-Ub融合标签，得到6-磷酸葡萄糖异构酶。所述分离所述粗提液中的6-磷酸葡萄糖异构酶可采用亲和层析的方法对所述粗提液中的6-磷酸葡萄糖异构酶进行纯化，具体可采用Ni-NTA亲和层析柱进行纯化。所述纯化还包括将蛋白液进行透析处理。所述透析的步骤具体可为使用dialysisbuffer(20mMTris-HCL，pH8.0、100mMNaCl)透析过夜。所述去除His-Ub融合标签具体可为采用Usp2-cc蛋白酶对蛋白液进行酶切。所述酶切的步骤具体可为4℃酶切24小时。每1mg蛋白液加入20UUsp2-cc蛋白酶。本专利技术还保护所述重组菌或所述方法在制备6-磷酸葡萄糖异构酶产品中的应用。本专利技术还保护一种组合物，包括所述蛋白质和6-磷酸葡萄糖脱氢酶；所述组合物的用途为制备6-磷酸葡萄糖酸或催化6-磷酸果糖到6-磷酸葡萄糖酸的生化反应。所述组合物还包括6-磷酸果糖。所述组合物还包括NADP。所述组合物还包括双甘氨肽和MgCl2。所述蛋白质、6-磷酸葡萄糖脱氢、6-磷酸果糖、NADP、双甘氨肽和MgCl2的配比具体可为3.8U∶0.008U∶0.011μmol∶0.0022μmol∶0.7μmol∶0.011μmol。以上任一所述6-磷酸果糖具体可为D-6-磷酸果糖。本专利技术提供了一种TaGPI1mS543A蛋白及其编码基因和应用。实验证明，本专利技术的TaGPI1mS543A蛋白具有6-磷酸葡萄糖异构酶的活性，并且酶活力较现有的6-磷酸葡萄糖异构酶显著提高。本专利技术有望被用于实际的生产实践以提高植物光合效力及淀粉的合成能力，具有非常广阔的应用前景。附图说明图1为TaGPI1和TaGPI1mS543A蛋白纯化过程中收集样品的SDS-PAGE检测结果。图2为TaGPI1和TaGPI1mS543A蛋白酶活力检测曲线。具体实施方式以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但并不限定本专利技术。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。小偃54小麦：参考文献：陈海莲，王剑环，王新芳，等.小偃54小麦的抗逆性表现[J].气象与环境科学，2005(2)：28-30.；公众可以从中国科学院遗传与发育生物学研究所获得。pHUE载体：参考文献：CatanzaritiA，SobolevaTA，J本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蛋白质，是将6‑磷酸葡萄糖异构酶蛋白第543位丝氨酸突变为丙氨酸得到的。
【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，是将6-磷酸葡萄糖异构酶蛋白第543位丝氨酸突变为丙氨酸得到的。2.如权利要求1所述的蛋白质，其特征在于：所述蛋白质是如下(a1)或(a2)：(a1)由序列表中序列4所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(a2)将序列4的氨基酸序列经过除第543位氨基酸残基以外的一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与具有相同功能的由序列4衍生的蛋白质。3.编码权利要求1或2所述蛋白质的基因。4.如权利要求3所述的基因，其特征在于：所述基因为如下(b1)-(b3)中任一所述的DNA分子：(b1)编码区如序列表中序列3所示的DNA分子；(b2)在严格条件下与(b1)限定的DNA序列杂交且编码权利要求1或2所述蛋白质的DNA分子；(b3)与(b1)或(b2)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码权利要求1或2所述蛋白质的DNA分子。5.含有权利要求3或4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，刘翠敏，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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