本发明专利技术公开了一种RhuA突变体及其在制备二维复合材料中的应用。所述RhuA突变体由序列如SEQ ID No.1所示的天然RhuA单体氨基酸序列的第98位的天冬氨酸、第264位的甘氨酸突变为半胱氨酸而形成。它的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。本发明专利技术采用RhuA突变体作为基元构筑高度有序的二维晶体结构为模板，利用其表面暴露的功能巯基与金属纳米粒子的相互作用，通过调控溶液中pH和离子强度，调控金属纳米粒子形成高度有序的二维纳米结构，实现了基于RhuA二维晶体模板制备二维复合材料；制备方法新颖，步骤简单，条件温和，并且所获二维复合材料具有良好的分散性，在传感领域、电子学具有潜在的价值。
RhuA Mutant and Its Application in the Preparation of Two-Dimensional Composites
【技术实现步骤摘要】
RhuA突变体及其在制备二维复合材料中的应用
本专利技术涉及一种RhuA(L-鼠李树胶糖-L-磷酸醛缩酶)突变体，尤其涉及一种RhuA蛋白突变体，以及利用该RhuA蛋白突变体自组装的高度有序二维模板制备高度有序且均一的二维复合材料的方法，属于纳米生物
技术介绍
蛋白质是生命体重要的组成部分，基于独特结构、物化性质、固有功能而成为构筑二维的纳米材料重要的基元，吸引了无数研究者广泛关注，借助基因工程和位点特异的化学修饰，将蛋白进行定向突变可控的组装形成功能化的二维模板，成功的定位功能基团和精确偶联纳米颗粒，在纳米尺度下进行功能复合材料高度有序自组装，形成大量功能化的复合材料，在生物传感、能量转移和储存、生物催化、生物成像、生物医疗等领域发挥重要意义，为纳米生物学发展做出许多贡献，极大地促进了蛋白的应用范围。在一定的物理化学条件下，利用生物大分子的功能基团和无机纳米离子的相互作用，调控无机纳米离子矿化，从而使纳米颗粒组装成特殊结构。以RhuA蛋白为模板矿化无机纳米材料形成的功能化材料对纳米生物技术发展的具有重要价值。二维的复合材料拥有独特的结构和机制，是诸多领域的重要材料。利用RhuA形成二维晶体结构为模板，构筑有序的二维金纳米复合材料，这对微型电子设备研发具有潜在的价值。但是当前现有技术中构建二维复合材料存在一些技术问题，如复杂的步骤、严苛的反应条件、差的分散性等等。因此，如何对二维复合材料的构建技术进行优化，寻求一种制备方法简单、条件温和的二维复合材料制备技术是业界研发人员的重点研究领域。
技术实现思路
本专利技术的主要目的就是针对以上现状，提供一种RhuA突变体，以及利用该RhuA突变体自组装的高度有序二维模板制备高度有序且均一的二维复合材料的方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种RhuA突变体，它由序列如SEQIDNo.1所示的天然RhuA单体氨基酸序列的第98位的天冬氨酸、第264位的甘氨酸突变为半胱氨酸而形成。进一步地，它的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。本专利技术实施例还提供了用于编码前述RhuA突变体的基因。进一步地，它的序列如SEQIDNo.3所示。本专利技术实施例还提供了携带有前述基因的重组表达载体。本专利技术实施例还提供了转化/转染有前述重组表达载体的宿主菌。进一步地，所述宿主菌包括大肠杆菌。本专利技术实施例还提供了构建前述的RhuA突变体的方法，其包括：提供定点突变试剂；以天然RhuA的DNA为模板，与所述定点突变试剂混合均匀，进行定向诱变，使天然RhuA单体氨基酸序列的第98位的天冬氨酸、第264位的甘氨酸突变为半胱氨酸，之后进行T4酶连，获得携带有前述基因的重组表达载体；以及，将所述重组表达载体转入宿主细胞进行表达，获得所述RhuA突变体。本专利技术实施例还提供了前述的RhuA突变体于制备二维复合材料中的应用。本专利技术实施例还提供了一种二维复合材料的制备方法，其包括：提供前述的RhuA突变体或按照前述的方法构建RhuA突变体；以所述RhuA突变体作为基元构筑高度有序、具有高反应位点的RhuA二维晶体模板，所述RhuA二维晶体模板的表面具有暴露的巯基；将所述RhuA二维晶体模板与金属纳米粒子均匀混合，通过巯基与金属纳米粒子相互作用，形成高度有序且均一的二维纳米结构，获得二维复合材料。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的二维复合材料。进一步地，所述二维复合材料包括RhuA二维晶体模板以及由金属纳米粒子基于该RhuA二维晶体模板形成的高度有序且均一的二维纳米结构。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：1)本专利技术采用RhuA突变体作为基元构筑高度有序的二维晶体结构为模板，利用其表面暴露的功能巯基与金属纳米粒子的相互作用，通过调控溶液中pH和离子强度，调控金属纳米粒子形成高度有序的二维纳米结构，实现了基于RhuA二维晶体模板制备二维复合材料。2)本专利技术基于二维蛋白模板，实现二维金纳米复合材料，所采用的制备方法新颖，步骤简单，条件温和，解决了现有技术中构建二维复合材料时复杂的步骤、严苛反应条件、差的分散性等技术问题；并且所获二维复合材料具有良好的分散性，在传感领域、电子学具有潜在的价值。附图说明图1a和图1b是本专利技术实施例2所获RhuA二维晶体模板的电镜图。图2a-图2d是本专利技术实施例3所获二维金纳米结构的电镜图。图3a和图3b是本专利技术实施例3所获二维金纳米结构的放大电镜图。具体实施方式下文将对本专利技术的技术方案作更为详尽的解释说明。但是，应当理解，在本专利技术范围内，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将结合附图对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。天然的RhuA(L-鼠李树胶糖-L-磷酸醛缩酶)蛋白是C4对称的同源四聚体，其每个单体由274个氨基酸组成，作为重要构筑基元，被用作合成子用于超大分子组装。本专利技术通过基因修饰手段，将单体氨基酸序列的第98位的天冬氨酸、第264位的甘氨酸突变为半胱氨酸，变体蛋白之间自组装形成二维高反应模板。本专利技术所提及的二维纳米结构是上述二维高反应模板指导金属纳米粒子形成二维复合材料。本专利技术所述二维复合材料的制备方法，是以具有高反应位点的二维晶体表面为模板，借助表面巯基与金属元素相互作用，实现蛋白晶体表面二维金属纳米复合材料的构建。本专利技术实施例的一个方面提供的一种RhuA突变体，它由序列如SEQIDNo.1所示的天然RhuA单体氨基酸序列的第98位的天冬氨酸、第264位的甘氨酸突变为半胱氨酸而形成。进一步地，它的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。也就是说，所述RhuA突变体序列由SEQIDNo.1所示的天然RhuA单体氨基酸序列经定向诱导突变得到，所述突变部分为：第98位、264位突变为半胱氨酸。本专利技术实施例的另一个方面提供了用于编码前述RhuA突变体的基因。进一步地，所述基因的序列如SEQIDNo.3所示。本专利技术实施例的另一个方面还提供了携带有前述基因的重组表达载体。本专利技术实施例的另一个方面还提供了转化/转染有前述重组表达载体的宿主菌。进一步地，所述宿主菌包括大肠杆菌，但不限于此。本专利技术实施例的另一个方面还提供了构建前述的RhuA突变体的方法，其包括：提供定点突变试剂；以天然RhuA的DNA为模板，与所述定点突变试剂混合均匀，进行PCR定向诱变，使天然RhuA单体氨基酸序列的第98位的天冬氨酸、第264位的甘氨酸突变为半胱氨酸，之后进行T4酶连，获得携带有前述基因的重组表达载体；以及，将所述重组表达载体转入宿主细胞进行表达，获得所述RhuA突变体。其中需要说明的是，在本专利技术中先要进行PCR进行定向诱导突变，后酶切，在经过酶连，才能得到重组的表达载体。表达载体是经过酶切的PET32a质粒与经过酶切PCR诱变的目的序列经酶连而成。在一些实施例中，所述方法包括：以CaCl2法将所述重组表达载体转入感受态细胞(即宿主细胞)，挑取单克隆接种(扩大培养，用于后续大量的提取蛋白。)于培养基中，加入氨苄青霉素，于35～37℃培养1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种RhuA突变体，其特征在于：它由序列如SEQ ID No.1所示的天然RhuA单体氨基酸序列的第98位的天冬氨酸、第264位的甘氨酸突变为半胱氨酸而形成。
【技术特征摘要】
1.一种RhuA突变体，其特征在于：它由序列如SEQIDNo.1所示的天然RhuA单体氨基酸序列的第98位的天冬氨酸、第264位的甘氨酸突变为半胱氨酸而形成。2.根据权利要求1所述的RhuA突变体，其特征在于：它的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。3.用于编码权利要求1-2中任一项所述RhuA突变体的基因。4.根据权要求3所述的基因，其特征在于：它的序列如SEQIDNo.3所示。5.携带有权利要求3或4所述基因的重组表达载体。6.转化/转染有权利要求5所述重组表达载体的宿主菌。7.根据权利要求6所述的宿主菌，其特征在于：所述宿主菌包括大肠杆菌。8.构建权利要求1-2中任一项所述的RhuA突变体的方法，其特征在于包括：提供定点突变试剂；以天然RhuA的DNA为模板，与所述定点突变试剂混合均匀，进行定向诱变，使天然RhuA单体氨基酸序列的第98位的天冬氨酸、第264位的甘氨酸突变为半胱氨酸，之后进行T4酶连，获得携带有权利要求3或4所述基因的重组表达载体；以及，将所述重组表达载体转入宿主细胞进行表达，获得所述RhuA突变体。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括：以CaCl2法将所述重组表达载体转入宿主细胞，挑取单克隆菌接种于培养基中，加入氨苄青霉素，于35～37℃培养12～16h后，加入抗生素，于35～37℃培养2～3h，加入异丙基硫代半乳糖苷，在35～37℃继续诱导培养12～14h，获得所述RhuA突变体。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于还包括：将表达结束后获得的RhuA突变体用裂解缓冲液重悬，并置于冰上进行超声破碎，离心取上清液，之后进行过滤除杂、纯化处理。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述纯化处理包括超强阴离子层析柱纯化和/或硫酸铵纯化。12.权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王强斌，杜明明，孟春，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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