一种玉米赤霉烯酮及其衍生物的水解方法技术

本发明专利技术涉及一种玉米赤霉烯酮及其衍生物的水解方法，以玉米赤霉烯酮或其衍生物为底物，利用玉米赤霉烯酮降解酶对所述底物进行水解，所述玉米赤霉烯酮降解酶的氨基酸序列如SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示，本发明专利技术所述的玉米赤霉烯酮降解酶具有酶活高、温度与pH耐受性良好等优点，可以广泛应用于玉米赤霉烯酮及其几种衍生物的酶解，底物范围广，其中对玉米赤霉烯酮、α‑玉米赤霉醇和β‑玉米赤霉醇具有较高活性，SEQ ID NO:2在SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上将第158位T突变为H，突变后其对于底物α‑玉米赤霉烯醇的酶活提高40％。

Hydrolysis of zearalenone and its derivatives

【技术实现步骤摘要】
一种玉米赤霉烯酮及其衍生物的水解方法
本专利技术涉及生物
，具体涉及一种玉米赤霉烯酮降解酶在水解玉米赤霉烯酮及其衍生物中的应用以及一种玉米赤霉烯酮及其衍生物的水解方法。
技术介绍
玉米赤霉烯酮首先是从玉米中分离出来的，是可以由许多镰孢属物种产生的一种非甾体雌激素霉菌毒素，作物在收获前后都会产生。玉米赤霉烯酮总是在包括玉米、大麦、小麦等许多作物和谷类副产品中被发现，尤其是在适合真菌生长的环境中。玉米赤霉烯酮的衍生物有很多，例如玉米赤霉烯醇，他们会通过污染的作物进入食物链并积累在人体和动物体内，对生物造成损害。玉米赤霉烯酮及其衍生物的化学结构类似于天然雌激素，因此他们能够竞争性地结合雌激素受体，引起外部和内部生殖器改变和繁殖障碍，导致高雌性激素症和不孕症，次来毒素还会刺激乳腺癌细胞系的生长并在小鼠中致癌。鉴于此类毒素的危害，玉米赤霉烯酮等在谷物、食品和饲料中的含量必须低于一定标准。玉米赤霉烯酮等是极端稳定的，使用传统的物理和化学方法除去此类毒素是低效的，为了解决这些问题，降低此类毒素污染的一个有希望的策略是酶降解。酶降解不仅可以高效地将毒素转化为无毒性产物，安全环保，而且酶催化反应专一性强、降解效率高，不会破坏谷物的营养物质。迄今为止，已经进行表征的玉米赤霉烯酮降解酶根据其特性可分为三类：一是Zhd101类，包含玉米赤霉烯酮降解酶Zhd101、ZEN-JJM和Zlhy-6，因后两者与Zhd101的氨基酸一致性为99％和98％，性质基本一致，故分为一类，Zhd101的最适反应温度是37℃、最适pH为9.5；二是Zhd518类，包含玉米赤霉烯酮降解酶Zhd518，其与Zhd101的氨基酸同源性在65％，最适温度为40℃、最适pH为8.0；三是ZhdAY3，其与Zhd101和Zhd518的氨基酸同源性分别为为63％和65％，最适温度为40℃、最适pH为9.5。但是，这些玉米赤霉烯酮降解酶仅对玉米赤霉烯酮(ZEN)具有较高的活性，对其衍生物玉米赤霉烯醇(ZOL)和玉米赤霉醇(ZAL)具有低相对活性，均不是很适合大规模工业应用，需要获得一种能够克服这些弊端，适合大规模工业应用的降解酶。
技术实现思路
专利技术人在研究过程中意外发现氨基酸序列为SEQIDNO:1所示的蛋白质以及对SEQIDNO:1所示序列的158位氨基酸进行点突变得到的氨基酸序列为SEQIDNO:2所示的蛋白质均具有玉米赤霉烯酮降解酶活性，且酶的稳定性好，作用pH广，对玉米赤霉烯酮(ZEN)，α-玉米赤霉烯醇(α-ZOL)、α-玉米赤霉醇(α-ZAL)和β-玉米赤霉醇(β-ZAL)均有较高的相对活性。本专利技术为解决上述技术问题提供了一种玉米赤霉烯酮降解酶在高效水解玉米赤霉烯酮及其衍生物中的应用。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种玉米赤霉烯酮降解酶在水解玉米赤霉烯酮及其衍生物中的应用，所述玉米赤霉烯酮降解酶的氨基酸序列如SEQIDNO:1或将SEQIDNO:1所示序列的第158位突变为组氨酸得到的SEQIDNO:2所示。进一步，所述玉米赤霉烯酮降解酶的编码基因如SEQIDNO:3或SEQIDNO:4所示。进一步，所述玉米赤霉烯酮的衍生物为α-玉米赤霉烯醇、β-玉米赤霉烯醇、α-玉米赤霉醇或β-玉米赤霉醇中的一种或多种。本专利技术还提供了一种玉米赤霉烯酮及其衍生物的水解方法，包括以下步骤：以玉米赤霉烯酮或其衍生物为底物，利用玉米赤霉烯酮降解酶对所述底物进行水解，所述玉米赤霉烯酮降解酶的氨基酸序列如SEQIDNO:1或将SEQIDNO:1所示序列的第158位突变为组氨酸得到的SEQIDNO:2所示。进一步，所述玉米赤霉烯酮降解酶的编码基因如SEQIDNO:3或SEQIDNO:4所示。进一步，所述玉米赤霉烯酮的衍生物为α-玉米赤霉烯醇、β-玉米赤霉烯醇、α-玉米赤霉醇或β-玉米赤霉醇中的一种或多种。进一步，所述水解的条件为：反应温度为35-50℃，pH为6.0-9.0，水解过程中补加所述玉米赤霉烯酮降解酶的频率为每0.5-2h补加一次。进一步，所述水解的条件为：反应温度为40-45℃，pH为7-8.5，水解过程中补加所述玉米赤霉烯酮降解酶的频率为1.5-2h补加一次。本专利技术的有益效果是：氨基酸序列为SEQIDNO:1所示序列的蛋白质具有玉米赤霉烯酮及其几种衍生物的降解活性，属于玉米赤霉烯酮降解酶，该蛋白与其他已经表征的玉米赤霉烯酮降解酶的氨基酸序列相比，相似性不大于75％，属于一种全新的玉米赤霉烯酮降解酶，为人们降解玉米赤霉烯酮及其衍生物增加了一种新的选择。本专利技术的玉米赤霉烯酮在以玉米赤霉烯酮作为底物时，在40℃，pH为7-8.5条件下具有最高的酶活性，为17.8U/mg,同时具有在较宽pH条件下降解活性较高的特性，同时其在不同pH下的稳定性较好，还具有优良的热稳定性，更重要的是对玉米赤霉烯酮(ZEN),α-玉米赤霉醇(α-ZAL)和β-玉米赤霉醇(β-ZAL)均有较高的相对活性。具体如下：(1)本专利技术得到的Zhd11B与Zhd518只有73.03％的同源性，确定是一种新型的玉米赤霉烯酮降解酶。另外，已经表征的玉米赤霉烯酮降解酶Zhd101的最适反应温度是37℃、最适pH为9.5；玉米赤霉烯酮降解酶Zhd518的最适反应温度是40℃、最适pH为8.0。本专利技术中的Zhd11B的最适温度为40℃、最适pH为8.0-8.5。Zhd11B在温度为30-50℃的范围内依然具有60％的酶活，在pH为6.0-9.5的范围内具有60％以上的酶活。这些优点在已表征的ZEN降解酶中都是未发现的，这说明了本专利技术得到的Zhd11B具有显著的优势，具有大规模工业应用的潜力；(2)本专利技术提供的玉米赤霉烯酮降解酶Zhd11B对ZEN及其四种衍生物都具有降解活性，但降解能力有所差别。结果如下：将稀释酶液分别在相同浓度(反应体系中底物终浓度为20.0μg/ml)的不同底物条件下进行酶活测定。以玉米赤霉烯酮为底物测得酶活为参比(100％)，以α-玉米赤霉烯醇、β-玉米赤霉烯醇、α-玉米赤霉醇、β-玉米赤霉醇为底物所测相对酶活分别为64.19％，33.02％，124.17％，120.89％。因此，该酶对玉米赤霉烯酮(ZEN)、α-玉米赤霉醇(α-ZAL)和β-玉米赤霉醇(β-ZAL)的活性比较高，其他次之；(3)本专利技术中提供的玉米赤霉烯酮降解酶Zhd11B在经过一个定点(T158H)突变后得到SEQIDNO:2所示蛋白，该蛋白利用不同底物进行酶活测定，以玉米赤霉烯酮为底物测得酶活为参比(100％)，以α-玉米赤霉烯醇、β-玉米赤霉烯醇、α-玉米赤霉醇、β-玉米赤霉醇为底物所测相对酶活分别为91.18％，4.35％，72.07％，83.89％。对于底物α-玉米赤霉烯醇的酶活增加了40％。附图说明图1为本专利技术玉米赤霉烯酮降解酶Zhd11B蛋白纯化前后的SDS-PAGE电泳图，其中泳道M为标准分子量蛋白(170,130，100,70,55,40,35kDa)，泳道1为大肠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米赤霉烯酮降解酶在水解玉米赤霉烯酮及其衍生物中的应用，其特征在于，所述玉米赤霉烯酮降解酶的氨基酸序列如SEQ ID NO:1或将SEQ ID NO:1所示序列的第158位突变为组氨酸得到的SEQ ID NO:2所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种玉米赤霉烯酮降解酶在水解玉米赤霉烯酮及其衍生物中的应用，其特征在于，所述玉米赤霉烯酮降解酶的氨基酸序列如SEQIDNO:1或将SEQIDNO:1所示序列的第158位突变为组氨酸得到的SEQIDNO:2所示。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述玉米赤霉烯酮降解酶的编码基因如SEQIDNO:3或SEQIDNO:4所示。


3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述玉米赤霉烯酮的衍生物为α-玉米赤霉烯醇、β-玉米赤霉烯醇、α-玉米赤霉醇或β-玉米赤霉醇中的一种或多种。


4.一种玉米赤霉烯酮及其衍生物的水解方法，其特征在于，包括以下步骤：以玉米赤霉烯酮或其衍生物为底物，利用玉米赤霉烯酮降解酶对所述底物进行水解，所述玉米赤霉烯酮降解酶的氨基酸序列如SEQIDNO:1或将SEQIDNO:1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂敏，江天知，王美星，马延和，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42