一种红藻淀粉降解代谢组合基因及组合酶制造技术

本发明专利技术提供了一种红藻淀粉降解代谢组合基因及组合酶，属于基因工程领域。本发明专利技术通过对坛紫菜中红藻淀粉降解代谢机制的研究，发现了2种葡萄糖

【技术实现步骤摘要】
一种红藻淀粉降解代谢组合基因及组合酶


[0001]本专利技术属于基因工程领域，具体涉及一种红藻淀粉降解代谢组合基因及组合酶。

技术介绍

[0002]坛紫菜(Pyropia haitanensis)，俗名紫菜、乌菜，是一种可人工栽培的大型海藻。坛紫菜属红藻纲，紫球藻科，紫菜属，藻体暗紫绿略带褐色，披针形、亚卵形或长卵形，长12
‑
30cm以上，基部心脏形、圆形或楔形，边缘稍有褶皱或无，具有稀疏的锯齿，藻体单层，局部双层，色素体单一或少数具双，基部细胞呈圆头形，雌雄异株，少数同株，暖温带性种类，为中国浙江、福建和广东沿岸的主要栽培藻类。富含蛋白质、多糖和维生素，可供食用或药用。
[0003]红藻淀粉同高等植物的淀粉颗粒的结构类似，它是由α
‑
1,4连接的主链和α
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1,6的支链葡糖单位连接组成，一般不存在直链淀粉(除了少数单细胞红藻)。通过对红藻超微结构的研究发现，与绿藻和高等植物不同的是在红藻中淀粉颗粒主要储存在胞液中，且位于色素体外，有些红藻淀粉紧贴在色素体被膜外并与色素体关系密切。红藻淀粉颗粒呈半晶体状，大小随着红藻种类以及细胞的相对变化而改变；总体储存量与藻的种类以及氮吸收有着密切的关系。在有些红藻中红藻淀粉能够占到整个细胞体积的80％。
[0004]高等植物的淀粉合成在叶绿体内完成，红藻和其他原核生物以及高等动物则在胞液内就完成了淀粉颗粒的合成，不需要相关的转运蛋白的参与。有关学者对多种红藻的研究发现，红藻淀粉的前体物质存在两种即UDP/>‑
D
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葡萄糖和ADP
‑
葡萄糖，分别由UDP
‑
D
‑
葡萄糖淀粉合酶和ADP
‑
葡萄糖淀粉合酶来催化完成前体单体间的连接，完成淀粉链的延伸，目前主要通过对两种不同合酶的活性检测来确定底物的类型(Viola R,Nyvall P,Pedersen M.The unique features of starchmetabolism in red algae[J].The Royal Society,2001,268:1417
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1422.)。后有研究发现红藻中存在不同的前体类型可能也与实验过程中柠檬酸盐对UDP
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葡糖合酶有强烈的激活作用有关。Barbier等通过对多种单细胞红藻的研究发现在红藻中红藻淀粉链延伸的前体物质为UDP
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葡萄糖而不是ADP
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葡萄糖(BarbierG,Oesterhelt C,Larson M D,et al.Comparative genomics of two closely related unicellular thermo
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acidophilic red algae,Galdieria sulphuraria and Cyanidioschyzon merolae,Reveals the molecular basis of the metabolic flexibility of Galdieriasulphuraria and significant differences in carbohydrate metabolism of both algae[J].Plant Physiology,2005,137:460
‑
474.)。现有技术表明，红藻淀粉的合成路径单一，酶的影响因素少，含量很容易通过环境的改变来改变(Zemke
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White W L,Choat JH,et al.A re
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evaluation of the diel feeding hypothesis for marine herbivorous fishes[J].Marine Biology,2002,141:571
‑
579.)。
[0005]红藻淀粉的降解途径有一个共同的终产物
‑
葡萄糖
‑1‑
磷酸，葡萄糖
‑1‑
磷酸又最终参与到其他多糖类产物的合成中去，这在红藻中是一种节能机制。α
‑
葡糖苷酶调控从麦芽糖至葡萄糖的转变，不仅催化红藻淀粉降解，而且有可能从外界摄取游离的麦芽糖使之
参与结构多糖的合成(Yu Shukun.Enzymes of Floridean Starch and Floridoside Degradation in Red Agae[M].Sweden:Uppsala University,1992.)。在其余几条降解途径中α
‑
1,4
‑
葡聚糖磷酸化酶参与的途径较多[16]，它催化的底物广泛，能够引导多种小分子糖进入循环途径，根据YU[3]的研究发现ADP
‑
葡萄糖和UDP
‑
葡萄糖都是它强有力的抑制因子(Nyvall P,Pedersena M,Kenne L,et al.Enzyme kinetics and chemical modification x
‑
1,4
‑
glucan lyase from Gracilariopsis sp.[J].Phytochemistry,2000,54:139
‑
145.)。
[0006]红藻淀粉作为重要的光合产物和储备物质，也是红藻内储存的主要营养物质。研究红藻中红藻淀粉的合成及降解代谢过程及其相关酶蛋白，对于红藻的生长与发育具有重要的意义。

技术实现思路

[0007]针对上述不足，本专利技术提供了一种红藻淀粉降解代谢组合基因及组合酶。本专利技术通过对坛紫菜中红藻淀粉降解代谢机制的研究，发现了2种葡萄糖
‑
水双激酶(PhGWD)，1种磷酸葡萄糖
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水双激酶(PhPWD)，1种β
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淀粉酶(PhBAM)，1种普鲁兰酶(PhPUL)，2种α
‑
淀粉酶(PhAMY)，1种磷酸葡聚糖磷酸酶(PhSEX4)和1种转葡萄糖苷酶(PhDPE2)，为研究红藻淀粉的降解代谢过程及红藻的生长和发育提供了理论基础。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一方面，本专利技术提供了一种红藻淀粉降解代谢组合基因，所述的组合基因包括葡萄糖
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水双激酶PhGWD基因，磷酸葡萄糖
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水双激酶PhPWD基因，β
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淀粉酶PhBAM基因，普鲁兰酶PhPUL基因，α
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淀粉酶PhAMY基因，磷酸葡聚糖磷酸酶PhSEX4基因和/或转葡萄糖苷酶PhDPE2基因。
[0010]具体地，所述的葡萄糖
‑
水双激酶PhGWD基因序列为SEQ ID No:1和/或SEQ ID No:2所示的核苷酸序列。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红藻淀粉降解代谢组合基因，其特征在于：所述的组合基因包括葡萄糖
‑
水双激酶PhGWD基因，磷酸葡萄糖
‑
水双激酶PhPWD基因，β
‑
淀粉酶PhBAM基因，普鲁兰酶PhPUL基因，α
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淀粉酶PhAMY基因，磷酸葡聚糖磷酸酶PhSEX4基因和/或转葡萄糖苷酶PhDPE2基因。2.根据权利要求1所述的组合基因，其特征在于：所述的葡萄糖
‑
水双激酶PhGWD基因序列为SEQ ID No:1和/或SEQ ID No:2所示的核苷酸序列；所述的磷酸葡萄糖
‑
水双激酶PhPWD基因序列为SEQ ID No:3所示的核苷酸序列；所述的β
‑
淀粉酶PhBAM基因序列为SEQ ID No:4所示的核苷酸序列；所述的普鲁兰酶PhPUL基因序列为SEQ ID No:5所示的核苷酸序列；所述的α
‑
淀粉酶PhAMY基因序列为SEQ ID No:6和/或SEQ ID No:7所示的核苷酸序列；所述的磷酸葡聚糖磷酸酶PhSEX4基因序列为SEQ ID No:8所示的核苷酸序列；所述的转葡萄糖苷酶PhDPE2基因序列为SEQ ID No:9所示的核苷酸序列。3.一种红藻淀粉降解代谢组合酶，其特征在于：所述的组合酶由权利要求1
‑
2任一项所述的组合基因编码得到；所述的组合酶包括葡萄糖
‑
水双激酶PhGWD，磷酸葡萄糖
‑
水双激酶PhPWD，β
‑
淀粉酶PhBAM，普鲁兰酶PhPUL，α
‑
淀粉酶PhAMY，磷酸葡聚糖磷酸酶PhSEX4和/或转葡萄糖苷酶PhDPE2。4.根据权利要求3所述的组合酶，其特征在于：所述的葡萄糖
‑
水双激酶PhGWD的氨基酸序列为SEQ ID No:10和/或SEQ ID No:11所示的序列；所述的磷酸葡萄糖
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水双激酶PhPWD的氨基酸序列为SEQ ID No:12所示的序列；所述的β
‑
淀粉酶PhBAM的氨基酸序列为SEQ ID No:13所示的序列；所述的普鲁兰酶PhPUL的氨基酸序列为SEQ ID N...

【专利技术属性】
技术研发人员：于亚慧，刘涛，贾旭利，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：