一种原核表达的高活性植物抗冻蛋白及其制备方法和用途

本发明属于基因工程，具体涉及一种原核表达的高活性植物抗冻蛋白及其制备方法和用途。

背景技术：

1、抗冻蛋白质是亦称作不冻蛋白质或afp(抗冻蛋白质(antifreeze protein))的物质，抗冻蛋白质也称冰结合蛋白(ice binding protein，ibps)，能在低温下于冰晶或者低温敏感的物质如细胞膜、酶类等结合，抑制冰晶的形成和生长过程同时稳定低温敏感的物质。其抑制冰晶生长的活性被称为重结晶抑制活性(recrystallization activity，ri)。由于由于植物自身强大的生命力以及本身结构对于冰晶具有一定程度的耐受，植物冰结合蛋白的热滞活性通常较低，其更倾向于长时间的阻止冰晶的生长，通常具有较高的重结晶抑制活性。常规的抗冻蛋白质显示出抑制冰结晶化和控制冰结晶形状等的效果，并伴有热滞活性。

2、在此，热滞是指：在蛋白质水溶液中，即使在平衡融点以下的温度、冰也不能生长的温度范围，如果将冰在水溶液中开始生长的温度定义为凝固点，则热滞作为平衡融点和凝固点之间的差被测出。随着对抗冻蛋白功能的深入研究，人们逐渐发现其在食品、化妆品、生物医药领域具有广泛的应用前景。

3、抗冻蛋白质是吸附在冰结晶表面上发挥上述作用的物质，用于在生物体中保护自身免受细胞冻结。这种抗冻蛋白质已经在例如鱼类、昆虫、植物、菌类、微生物等中被发现。然而，至今为止报道的抗冻蛋白质在鱼类、昆虫、植物、菌类、细菌等生物体内仅微量存在，提取效率非常差，即使大量存在，也存在着生物体本身难以捕获和培养的问题，因此难以通过工业生产并作为食品用途而使用。

4、此外，作为一种稳定且廉价的具有抗冻活性的抗冻蛋白质未必具有足够的抗冻活性。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原核表达的高活性植物抗冻蛋白及其制备方法和用途，本发明申请的抗冻蛋白质具备出色的低温稳定性。

2、依据本发明技术方案的第一方面，提供一种原核表达的高活性植物抗冻蛋白，是如下a)或b)的高活性植物抗冻蛋白：

3、a)氨基酸序列是seq id no.1的高活性植物抗冻蛋白；

4、b)将seq id no.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有高活性植物抗冻蛋白活性的蛋白。

5、依据本发明技术方案的第二方面，提供一种与上述原核表达的高活性植物抗冻蛋白相关的生物材料，为下述b1)至b8)中的任一种：

6、b1)编码依据本发明技术方案的第一方面所述蛋白酶的核酸分子；

7、b2)含有b1)所述核酸分子的表达盒；

8、b3)含有b1)所述核酸分子的重组载体，

9、b4)含有b2)所述表达盒的重组载体；

10、b5)含有b1)所述核酸分子的重组微生物；

11、b6)含有b2)所述表达盒的重组微生物；

12、b7)含有b3)所述重组载体的重组微生物；

13、b8)含有b4)所述重组载体的重组微生物；

14、任选地，所述载体包括表达载体以及转基因植物表达载体；

15、任选地，所述重组微生物包括工程菌或植物细胞。

16、优选的，所述核酸分子为如下1)或2)或3)或4)所示的核酸分子：

17、1)编码序列是序列表中seq id no.2的dna分子或cdna分子；

18、2)核酸序列是序列表中seq id no.2的dna分子；

19、3)与1)或2)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码上述高活性植物抗冻蛋白的cdna分子或基因组dna分子；

20、4)在严格条件下与1)或2)限定的核苷酸序列杂交，且编码前述高活性植物抗冻蛋白的cdna分子或基因组dna分子。

21、依据本发明技术方案的第三方面，提供一种上述的原核表达的高活性植物抗冻蛋白在制备抗冻剂中的应用。

22、依据本发明技术方案的第四方面，提供一种上述的生物材料在制备高活性植物抗冻蛋白或构建转基因植物或添加剂中的应用。

23、依据本发明技术方案的第五方面，提供一种原核表达的高活性植物抗冻蛋白的制备方法，其利用上述生物材料制备高活性植物抗冻蛋白。

24、依据本发明技术方案的第六方面，上述蛋白或上述生物材料在制备生物样本的保护剂、农业保护剂、食品添加剂、化妆品添加剂、药物制剂的辅助材料中的应用。

25、依据本发明技术方案的第七方面，提供一种用于抗冻剂的生物合成产品，所述产品包括上述蛋白或上述生物材料。

26、本发明与现有技术相比，本发明原核表达的高活性植物抗冻蛋白及其制备方法和用途至少具有如下有益效果：

27、1、本发明的抗冻蛋白质具备出色的低温稳定性，这一特性使其在食品加工、化妆品制造及生物医药领域中有着广泛的应用前景。

28、2、本发明的抗冻蛋白质高效的抗冻活性能显著提高产品在低温条件下的保存稳定性和使用寿命。在食品工业中，可以作为一种天然的防冻保鲜剂；在化妆品领域，可用作提高产品在低温环境下的稳定性和使用寿命的添加剂；在生物医药行业，可以保护敏感的生物药品不受冷冻伤害。

29、3、本发明的抗冻蛋白质和其提取及应用技术，不仅填补了当前技术空白，也提供了一种新的、经济有效的工业生产途径，且所得产品适用于广泛的实际应用，具有重要的商业价值和社会效益。

技术特征：

1.一种原核表达的高活性植物抗冻蛋白，是如下a)或b)的高活性植物抗冻蛋白：

2.与权利要求1所述原核表达的高活性植物抗冻蛋白相关的生物材料，为下述b1)至b8)中的任一种：

3.根据权利要求2所述的生物材料，其特征在于：所述核酸分子为如下1)或2)或3)或4)所示的核酸分子：

4.权利要求1所述的原核表达的高活性植物抗冻蛋白在制备抗冻剂中的应用。

5.权利要求2所述的生物材料在制备高活性植物抗冻蛋白或构建转基因植物或添加剂中的应用。

6.一种原核表达的高活性植物抗冻蛋白的制备方法，其特征在于，利用权利要求2所述的生物材料制备高活性植物抗冻蛋白。

7.权利要求1所述的蛋白或权利要求2所述的生物材料在制备生物样本的保护剂、农业保护剂、食品添加剂、化妆品添加剂、药物制剂的辅助材料中的应用。

8.一种用于抗冻剂的生物合成产品，所述产品包括权利要求1所述的蛋白或权利要求2所述的生物材料。

技术总结
本发明公开了一种原核表达的高活性植物抗冻蛋白及其制备方法和用途，所述原核表达的高活性植物抗冻蛋白是如下a)或b)的高活性植物抗冻蛋白：a)氨基酸序列是SEQ ID No.1的高活性植物抗冻蛋白；b)将SEQ ID No.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有高活性植物抗冻蛋白活性的蛋白。本发明原核表达的高活性植物抗冻蛋白具备出色的低温稳定性，其高效的抗冻活性能显著提高产品在低温条件下的保存稳定性和使用寿命；本发明原核表达的高活性植物抗冻蛋白可以作为一种天然的防冻保鲜剂，或可用作提高产品在低温环境下的稳定性和使用寿命的添加剂，或可以保护敏感的生物药品不受冷冻伤害，其具有重要的商业价值和社会效益。

技术研发人员：李小方,赵书恒,贾彩凤,黄静,刘熠
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29