葡萄糖特异性改善的可溶性吡咯喹啉醌依赖性葡萄糖脱氢酶突变体、聚核苷酸及其应用_2

文档序号:9575138阅读:来源:国知局
中,X优选自W。
[0037] 所述PQQ-sGDH突变体携带的突变若包括167位点,则167位点的D可被除D之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自E。
[003引所述PQQ-sGDH突变体携带的突变若包括170位点,则170位点的S可被除S之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自G。
[0039] 所述PQQ-sGDH突变体携带的突变若包括192位点,则192位点的Q可被除Q之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自A或S;最优地,X选自S。
[0040] 所述PQQ-sG畑突变体携带的突变若包括193位点,则193位点的L可被除L之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自P或F。
[0041] 所述PQQ-sGDH突变体携带的突变若包括270位点,则270位点的Q可被除Q之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自H。
[004引所述PQQ-sGDH突变体携带的突变若包括318位点,则318位点的A可被除A之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自D。
[004引所述PQQ-sG畑突变体携带的突变若包括365位点,则365位点的Μ可被除Μ之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自V。
[0044] 所述PQQ-sGDH突变体携带的突变若包括366位点,则366位点的Τ可被除Τ之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自N或V。
[004引所述PQQ-sG畑突变体携带的突变若包括367位点,则367位点的Y可被除Y之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自C或S。
[0046] 所述PQQ-sGDH突变体携带的突变若包括402位点,则402位点的R可被除R之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自I。
[0047] 所述PQQ-sG畑突变体携带的突变若包括452位点,则452位点的N可被除N之外 的任何一种氨基酸佩取代,其中,X优选自T、P、V、C、L、D、I或A。
[004引所述PQQ-sG畑突变体携带的突变若包括455位点,则455位点的K可被除K之外 的任何一种氨基酸狂)取代,其中,X优选自R或I。
[0049] 本发明的目的还在于提供一种分离的聚核巧酸,所述聚核巧酸编码所述PQQ-sGDH 突变体。
[0050] 本发明的目的还在于提供一种表达载体,所述表达载体包含所述聚核巧酸。表达 载体可分为质粒和病毒(包括隧菌体)两种类型。
[0051] 本发明的目的还在于提供一种转化细胞,所述转化细胞包含所述表达载体。
[0052] 本发明的目的还在于提供一种制备PQQ-sGDH突变体的方法,所述方法包括:培养 所述转化细胞;诱导表达载体中的聚核巧酸表达;分离和纯化所述PQQ-sGDH突变体。
[0053] 本发明的还在于提供利用所述PQQ-sGDH突变体检测样品中葡萄糖的方法,所述 方法包括:所述PQQ-sGDH突变体与样品中的葡萄糖发生酶促反应;检测所述酶促反应产生 的信号。
[0054] 本发明的目的还在于提供一种用于检测样品中葡萄糖的试剂,所述试剂包括所述 PQQ-sGDH突变体。
[0055] 本发明的目的还在于提供一种用于检测样品中葡萄糖的装置,所述装置包括所述 PQQ-sGDH突变体。
[0056] 本发明的目的还在于所述PQQ-sGDH突变体在检测样品葡萄糖中的应用。
【具体实施方式】
[0057] 本发明利用来自醋酸巧不动杆菌LMD79. 41的野生型PQQ-sGDH编码基因或其 编码蛋白同源性在90%W上的DNA作为模板,利用定点突变PCR进行扩增,获得一系列 PQQ-sGDH突变体,在相同条件下检测并比较野生型PQQ-sGDH和不同PQQ-sGDH突变体对 葡萄糖和麦芽糖等糖分子的酶活性,发明人意外地发现一些性能优越的PQQ-sGDH突变体, 运些突变体对葡萄糖的底物特异性显著提高,同时对麦芽糖等糖分子的交叉反应性显著下 降。
[0058] 为了便于计算和比较各种PQQ-sGDH突变体和野生型PQQ-sGDH的底物特异性或交 叉反应性,将用葡萄糖作为底物进行测量时测得的酶活性定义为100%,并选择除葡萄糖之 外的其他糖分子(如麦芽糖、半乳糖等)进行测量从而测得其酶活性并且前者进行比较。根 据运些测量结果,就可评价各种PQQ-sGDH突变体和野生型PQQ-sGDH的底物特异性或交叉 反应性。
[0059] 已知检测PQQ-sGDH突变体和野生型PQQ-sGDH酶活性的方法有好多种,如利用试 剂PMS和DCIP测定其酶活性。
[0060] 野生型PQQ-sGDH对除葡萄糖之外的其他糖分子的交叉反应性的百分比计算方法 如公式1所示:
[0061] 野生型PQQ-sGDH交叉反应性[%] = (野生型PQQ-sGDH对其他糖分子的酶活性 /野生型PQQ-sGDH对葡萄糖的酶活性)X100% (公式1)
[0062] 每种PQQ-sGDH突变体对除葡萄糖之外的其他糖分子的交叉反应性的百分比计算 方法如公式2所示:
[0063] PQQ-sGDH突变体交叉反应性[%] = (PQQ-sGDH突变体对其他糖分子的酶活性/ PQQ-sGDH突变体对葡萄糖的酶活性)X100 % (公式2)
[0064] 同时为了突出地表明PQQ-sGDH突变体对麦芽糖、半乳糖等糖分子的交叉反应性 相比于野生型PQQ-sGMl对麦芽糖、半乳糖等糖分子的交叉反应性得到显著提高,可按照公 式3来计算PQQ-sGDH突变体的底物特异性改善程度:
[0065]
[0066] 其中,对公式3进行适当的数学变换,可知PQQ-sGDH突变体的改善的底物特异性 实质上为公式1的计算值除W公式2的计算值。
[0067] 公式1、公式2和公式3中的其他糖分子指的是除葡萄糖之外对葡萄糖的临床测试 时产生干扰的糖分子,优选麦芽糖、半乳糖、木糖、甘露糖和阿洛糖(allose),尤其是麦芽糖 或半乳糖。
[0068] 除了考虑PQQ-sGDH突变体的交叉反应性和改善的底物特异性外,还有一个衡 量PQQ-sGDH突变体性能的指标便是PQQ-sG册突变体的热稳定性,即将所获得的野生型 PQQ-sGDH和每种PQQ-sGDH突变体在50°C中放置30min后,W百分率计算50°C放置前的初 始酶活性和50°C放置后的残留酶活性。
[0069] 本发明公开了PQQ-sGDH突变体的制备方法。在制备时,可W采用PCR定点突变方 法获得一系列PQQ-sGDH突变体。
[0070] 此外,可W利用中国专利申请CN200580005551. 6公开的葡萄糖检测装置检测 血液样品中的葡萄糖浓度,其中该装置的反应层含有本发明提供的PQQ-sGMl突变体,结 果发现,如果样品存在麦芽糖时,与野生型PQQ-sGDH相比,利用本发明提供的任何一种PQQ-sGDH突变体检测到的数值准确性显著提高,样品中的麦芽糖对测量结果的干扰显著下 降。
[007。 为了生产W上提及的野生型PQQ-sGDH和PQQ-sGDH突变体,可使用表达载体和宿 主细胞,而且应当确保所选择的表达载体与所选择的表达载体相匹配。
[0072] 本发明所使用的表达载体可分为原核生物表达载体和真核生物表达载体。对原核 生物表达载体和真核生物表达载体而言,原核生物或真核生物细胞宿主的不同就会决定了 相应的表达载体不同。
[0073] 最常用于外源蛋白表达的原核生物细胞为大肠杆菌巧scherichiacoli)和枯草 芽抱杆菌度acillussubtilis)等。大肠杆菌常用的表达载体有pET系列载体(Novagen)、 pGEX系列载体仰armacia)、P犯系列载体(Qiagen)、pACYC系列载体(Addgene)、pBAD系 列表达载体(Invitrogen)、pDEST/pREST系列表达载体(Invitrogen)W及pTr地is2系列 表达载体(Invitrogen)等,而枯草芽抱杆菌常用的表达载体有pHT01、pHT08、pHT09、pHT10 和抑T43等。
[0074] 最常用于外源蛋白表达的真核生物细胞为酵母细胞、昆虫细胞、植物细胞和哺 乳动物细胞。常用于外源蛋白表达的酵母细胞为毕赤酵母(Pichiapastoris)细胞和 酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)细胞,其中毕赤酵母常用的表达载体有pPIC系 列载体(Invitrogen)、pGAPZ/pGAPa系列表达载体(Invitrogen)和pA0815表达载体 (Invitrogen);酿酒酵母常用的表达载体有pYES系列表达载体(Invitrogen)和pYC系列 表达载体(Invitrogen)等。
[007引常用于外源蛋白表达的昆虫细胞有草地贪夜蛾(Spodoptera化ugiperda)细胞系Sf9和Sf-21,粉纹夜蛾灯richoplusiani)细胞系Τη-368和BTI-TN-5B1-4等,运些细胞 系使用的表达载体为重组杆状病毒化aculovirus)。
[0076] 植物细胞的常见表达载体可选自基于根瘤农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens) 的Ti质粒或基于发根农杆菌(Agrobacteriumrhizogenes)的化质粒而构建出的衍生载 体,也可使用诸如烟草花叶病毒(tobaccomosaicvirus)、马铃馨病毒X(potatovirusX) 和班豆花叶病毒(cowpeamosaicvirus)之类的植物病毒作为表达载体。
[0077] 常用于外源蛋白表达的哺乳动物细胞有CH0、肥1(、8服、胎1^曰、〇)5、5?2/0和化册了3 等细胞系。常见的哺乳动物细胞表达载体有腺病毒表达载体、pSV和pCMV系列质粒载体、 痘病毒表达载体和逆转录病毒表达载体等。
[007引无论选自W上任何一种表达载体,都可W利用本领域已知的各种方法,如氯化巧 转化法、聚乙二醇(阳G)介导的原生质体转化法、电穿孔法、基因枪法、显微注射、激光注 射、DEAE-葡聚糖转染法、憐酸巧共沉淀转染法或人工脂质体介导转染法等,将运种携带 PQQ-sGDH突变体编码基因的表达载体导入合适的宿主细胞后,所获得的宿主细胞即为转化 细胞。在允许该外源基因表达的条件下培养所述转化细胞,运样就可产生所需的PQQ-sGDH 突变体。
[0079]当然,PQQ-sGDH突变体也可通过体外翻译由编码所述突变体的基因通过转录产生 的mRNA来获得,例如,将运种基因插入到合适的表达载体中,所述表达载体就可用于体外 转录/翻译系统中。
[0080] 无论是采用基于转化细胞的表达系统,还是体外转录/翻译系统,表达所需的 PQQ-sGDH突变体蛋白后,就可采用各种常规的蛋白质纯化技术,分离并纯化所述突变体,例 如可W使用色谱法,如离子交换色谱、凝胶过滤色谱和亲和色谱等。
[0081] 本发明所获得的一系列PQQ-sGDH突变体的主要用途之一就是用于试纸条或生物 传感器中,W便检测糖尿病患者血液中的葡萄糖浓度。当然,除了可W用于检测血液中的葡 萄糖外,也可用于检测尿液、唾液和
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