新型赖氨酸脱羧酶及利用其制备尸胺的方法技术

本发明专利技术涉及一种新型赖氨酸脱羧酶、利用对该赖氨酸脱羧酶活性进行编码的基因而转化的微生物及利用新型赖氨酸脱羧酶制备尸胺的方法。

Novel lysine decarboxylase and method for preparing amines by using the same

The present invention relates to a novel lysine decarboxylase, a microorganism transformed by a gene encoding the lysine decarboxylase activity and a method for preparing amines by using a novel lysine decarboxylase.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新型赖氨酸脱羧酶及利用其制备尸胺的方法
本专利技术涉及一种新型赖氨酸脱羧酶、用对该赖氨酸脱羧酶活性进行编码的基因转化的微生物以及利用其制备尸胺的方法。
技术介绍
利用二胺(diamine)的尼龙的一般制备方法依赖以1,4-丁二胺(1,4-diaminobutane)和己二胺(hexamethylenediamine)为原料的化学工艺。由于利用以石油基础的有机化合物来制备该原料物质，因此在环境规制得到强化的同时，关于随基于生物的途径而产生的代替物质的市场需求日益强烈。另外，尸胺为具有分子式NH2(CH2)5NH2且由五个碳原子构成的二胺(diamine)有机化合物，从而尸胺可以是尼龙5,6的原料物质。如果以生物为基础制备尸胺，则被预测为能够满足基于生物的市场需求的同时生产各种尼龙。与以生物为基础制备尸胺相关联地，在1940年以前已知有使赖氨酸生物转换的研究(GaleE.F.,EppsH.M.1944.Studiesonbacterialamino-aciddecarboxylases.BiochemJ.38,232-242)。作为生物转换的核心步骤的赖氨酸脱羧酶为从赖氨酸生成尸胺的酶(图1)。报道了在各种微生物中的赖氨酸脱羧酶的活性，酶特异性活性(specificactivity，mmol/min/mg)已知的赖氨酸脱羧酶从四种微生物(大肠杆菌(Escherichiacoli)、尸杆菌(Bacteriumcadaveris)、大豆(Glycinemax)和反刍月形单胞菌(Selenomonasruminantium))得到。其中，来源于大肠杆菌的赖氨酸脱羧酶被评价为呈现最高活性的赖氨酸脱羧酶，实际生产中所应用的酶也局限于来源于大肠杆菌的CadA(日本专利第2005-147171号、欧洲专利第2004-010711号及日本专利第2002-257374号)。但是，在使赖氨酸脱羧酶与赖氨酸反应来生成尸胺的情况下，由于赖氨酸的脱羧而产生二氧化碳，并且因从作为一阶阳离子的赖氨酸生成作为二阶阳离子的尸胺而在反应过程中pH不断上升。由此，上述赖氨酸脱羧酶出现如下问题：在进行酶反应时，伴随pH变化而效率降低。此外，也有可能因反应溶液中所生成的酸或碱基导致酶变性而丧失活性。由此，本专利技术人通过挖掘对高温及pH具有稳定性的新型赖氨酸脱羧酶，并且确认该赖氨酸脱羧酶能在埃希氏菌属菌株中表达，从而完成了本专利技术。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供一种新型赖氨酸脱羧酶以及对具有该赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质进行编码的多核苷酸。本专利技术的另一目的在于提供一种被转化成表达上述赖氨酸脱羧酶的微生物。本专利技术的又一目的在于提供一种利用上述酶和包含该酶的微生物来制备尸胺的方法。技术手段在本专利技术的一具体方式中，提供一种具有新型赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质，上述蛋白质包含序列号1的氨基酸序列或者与该序列号1的氨基酸序列具有75％以上的序列同源性的氨基酸序列。在本专利技术中，术语“具有赖氨酸脱羧酶(lysinedecarboxylase)活性的蛋白质”是指能够通过将5'-磷酸吡哆醛(pyridoxal-5'-phosphate)作为辅酶使用来催化赖氨酸的脱羧反应，由此使赖氨酸脱羧而生成尸胺(cadaverine)和二氧化碳的具有活性的蛋白质。包含序列号1或与该序列号1具有75％以上的序列同源性的氨基酸序列的上述具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质可以是从来源于假单胞菌属的微生物中新发掘的具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质，该蛋白质可以包括具有相应活性且在假单胞菌属的微生物中发现的所有蛋白质。例如，上述假单胞菌属菌株可以是耐热假单胞菌(Pseuodomonasthermotolerans)、产碱假单胞菌(Pseuodomonasalcaligenes)、食树脂假单胞菌(Pseuodomonasresinovorans)、恶臭假单胞菌(Pseuodomonasputida)和产黄假单胞菌(Pseuodomonassynxantha)。具体而言，来源于上述耐热假单胞菌微生物的具有新型赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质可具有序列号1的氨基酸序列或者与该序列号1的氨基酸序列之间的序列同源性为75％以上、80％以上、85％以上、90％以上或95％以上的氨基酸序列。来源于上述产碱假单胞菌菌株的具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质可具有序列号3的氨基酸序列或者与该序列号3的氨基酸序列之间的序列同源性为75％以上、80％以上、90％以上或95％以上的氨基酸序列。来源于上述食树脂假单胞菌菌株的具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质可具有序列号5的氨基酸序列或者与该序列号5的氨基酸序列之间的序列同源性为75％以上、80％以上、90％以上或95％以上的氨基酸序列。来源于上述恶臭假单胞菌菌株的具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质可具有序列号7的氨基酸序列或者与该序列号7的氨基酸序列之间的序列同源性为75％以上、80％以上、90％以上或95％以上的氨基酸序列。来源于上述产黄假单胞菌菌株的具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质可具有序列号9的氨基酸序列或者与该序列号9的氨基酸序列之间的序列同源性为75％以上、80％以上、90％以上或95％以上的氨基酸序列。但是，并不限定于上述氨基酸序列，可包含能够维持赖氨酸脱羧酶活性的所有氨基酸序列。此外，在本专利技术的另一具体方式中，提供一种对上述新发掘的具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质进行编码的多核苷酸，具体而言，提供一种与序列号2的碱基序列具有75％以上的序列同源性的多核苷酸。能够从已公开的来源于假单胞菌属的菌株的基因组序列中获得对具有上述赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质进行编码的多核苷酸序列。具体而言，多核苷酸序列可来源于选自由耐热假单胞菌、产碱假单胞菌、食树脂假单胞菌、恶臭假单胞菌和产黄假单胞菌组成的组中的一个以上的菌株的基因组序列。来源于上述耐热假单胞菌菌株的赖氨酸脱羧酶基因序列可具有序列号2的碱基序列，并且可具有与序列号2的碱基序列之间的同源性为75％以上、80％以上、90％以上或95％以上的碱基序列。来源于上述产碱假单胞菌菌株的赖氨酸脱羧酶基因序列可具有序列号4的碱基序列，并且可具有与序列号4的碱基序列之间的同源性为75％以上、80％以上、90％以上或95％以上的氨基酸序列。能够从已公开的食树脂假单胞菌的基因组序列中获得来源于上述食树脂假单胞菌菌株的赖氨酸脱羧酶基因序列，具体而言，来源于上述食树脂假单胞菌菌株的赖氨酸脱羧酶基因序列可具有序列号6的碱基序列，并且可具有与序列号6的碱基序列之间的同源性为75％以上、80％以上、90％以上或95％以上的碱基序列。来源于上述恶臭假单胞菌菌株的赖氨酸脱羧酶基因序列可具有序列号8的碱基序列，并且可具有与序列号8的碱基序列之间的同源性为75％以上、80％以上、90％以上或95％以上的碱基序列。来源于上述产黄假单胞菌菌株的L-赖氨酸脱羧酶基因序列可具有序列号10的碱基序列，并且可具有与序列号10的碱基序列之间的同源性为75％以上、80％以上、90％以上或95％以上的碱基序列。但是，对具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质进行编码的多核苷酸并不限定于此，如果是能够对本专利技术的新发掘的具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质进行编码的多核苷酸，则可毫无限制地包含该多核苷酸。在本专利技术中，术语“同源性”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有氨基酸脱羧酶活性的蛋白质，包含序列号1的氨基酸序列或者与所述序列号1的氨基酸序列具有75％以上的序列同源性的氨基酸序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.09 KR 10-2015-00197321.一种具有氨基酸脱羧酶活性的蛋白质，包含序列号1的氨基酸序列或者与所述序列号1的氨基酸序列具有75％以上的序列同源性的氨基酸序列。2.根据权利要求1所述的具有氨基酸脱羧酶活性的蛋白质，其中，所述具有75％以上的序列同源性的氨基酸序列为序列号3的氨基酸序列、序列号5的氨基酸序列、序列号7的氨基酸序列或序列号9的氨基酸序列。3.一种多核苷酸，所述多核苷酸对根据权利要求1所述的具有赖氨酸脱羧酶活性的蛋白质进行编码。4.根据权利要求3所述的多核苷酸，其中，所述多核苷酸具有序列号2的碱基序列或者与所述序列号2的碱基序列具有75％以上的序列同源性的碱基序列。5.根据权利要求3所述的多核苷酸，其中，所述具有75％以上的序列同源性的碱基序列为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李在轩，梁荣烈，朴普晟，朴妍熙，朴陈承，安边日，吴麟锡，李那鸿，
申请(专利权)人：CJ第一制糖株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR