耐热碳酸酐酶突变体和含有其的用于捕获二氧化碳的组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种具有在80℃的高温下的耐热性以及优异的捕获二氧化碳的活性的碳酸酐酶突变体，以及包含所述碳酸酐酶突变体的用于捕获二氧化碳的组合物。由于高温下的高稳定性和高二氧化碳水合速率，耐热碳酸酐酶突变体可以应用于高温二氧化碳捕获工艺。

Thermostable carbonic anhydrase mutants and compositions containing them for carbon dioxide capture

【技术实现步骤摘要】
耐热碳酸酐酶突变体和含有其的用于捕获二氧化碳的组合物
本专利技术涉及耐热碳酸酐酶(carbonicanhydrase)突变体和含有其的用于捕获二氧化碳的组合物。更具体地，本专利技术涉及一种具有在80℃的高温下的耐热性以及优异的捕获二氧化碳的活性的碳酸酐酶突变体，和含有所述碳酸酐酶突变体的用于捕获二氧化碳的组合物。
技术介绍
碳酸酐酶是含有锌离子的金属酶，其迅速加快二氧化碳的水合作用。如下所述，碳酸酐酶与二氧化碳进行亲核反应生成碳酸氢盐，然后通过与水交换极大地促进碳酸氢根的形成(G.Puxtyet.al.Environ.Sci.Technol.43:6427,2009和A.Veawabet.al.Ind.Eng.Chem.Res.38:3917,1999)。碳酸酐酶使所述反应加速至高达自然反应的1000万倍，但是在实际应用于现实工艺后存在生产率降低以及需要改善酶在高的再生塔温度下的稳定性的问题。因此，迫切需要开发在80℃以上的温度下具有稳定性的碳酸酐酶，其适用于目前的再生塔，而不是本专利技术所属领域中通常使用的在约40-60℃下具有耐热性的碳酸酐酶。因此，本专利技术人作了大量的努力以开发在80℃以上的高温下长时间保持优异的捕获二氧化碳的活性的碳酸酐酶。结果是，本专利技术人构建了源自硫化叶菌古菌(Sulfolobalesarchaeon)AZ1的KJR78985.1蛋白突变体，并且发现该突变体在80℃以上的高温下长时间保持高二氧化碳捕获活性。基于该发现，完成了本专利技术。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术的一个目的是提供一种能够在80℃以上的高温下长时间保持高二氧化碳捕获活性的碳酸酐酶突变体。本专利技术的另一个目的是提供一种含有所述碳酸酐酶突变体的用于捕获二氧化碳的组合物。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供碳酸酐酶突变体，其在SEQIDNO:1所示的氨基酸序列中包含A58G突变。根据本专利技术的另一个方面，提供编码碳酸酐酶突变体的核酸、包含所述核酸的重组载体、以及导入有所述重组载体的重组微生物。根据本专利技术的另一个方面，提供一种生产碳酸酐酶突变体的方法，其包括：(a)培养所述重组微生物以产生碳酸酐酶突变体；(b)回收产生的碳酸酐酶突变体。根据本专利技术的另一个方面，提供一种含有所述碳酸酐酶突变体的用于捕获二氧化碳的组合物。根据本专利技术的另一个方面，提供一种使用所述碳酸酐酶突变体在40-90℃下捕获二氧化碳的方法。有益效果本专利技术的耐热碳酸酐酶突变体在高温下具有高稳定性以及高的二氧化碳水合速率，因此可以应用于高温二氧化碳捕获工艺。附图说明图1示出了在细胞质中表达野生型碳酸酐酶后细胞裂解物和纯化的蛋白的SDS-PAGE分析结果；图2示出了不同浓度的纯化的野生型碳酸酐酶的二氧化碳捕获活性的测量结果；图3示出了在细胞质中表达碳酸酐酶突变体后细胞裂解物和纯化的蛋白的SDS-PAGE分析结果；图4示出了纯化的碳酸酐酶突变体的SDS-PAGE分析结果；图5示出了不同浓度的纯化的野生型碳酸酐酶、纯化的碳酸酐酶突变体1.0和纯化的碳酸酐酶突变体13.0的二氧化碳捕获活性的测量结果。具体实施方式本专利技术涉及碳酸酐酶的开发，该碳酸酐酶在80℃(为捕获二氧化碳后的解吸温度)的高温下具有高稳定性以及高活性，因此可以使用大肠杆菌(E.coli)表达系统大量生产，以应用于二氧化碳捕获工艺。在本专利技术的一个实施方案中，构建了表达源自硫化叶菌古菌AZ1的KJR78985.1蛋白的重组大肠杆菌(Escherichiacoli)，由重组大肠杆菌产生源自硫化叶菌古菌(S.archaeon)AZ1的野生型碳酸酐酶，并且测定了其耐热性和二氧化碳捕获活性。此外，已经鉴定了野生型碳酸酐酶的活性位点，并且通过定点诱变将活性位点上的一个或多个氨基酸用另一种氨基酸替换以产生碳酸酐酶突变体，并且已经证实产生的碳酸酐酶突变体具有比野生型碳酸酐酶更高的二氧化碳捕获活性。因此，一方面，本专利技术涉及碳酸酐酶突变体，其在SEQIDNO:1所示氨基酸序列中包含A58G突变。在本专利技术的一个实施方案中，产生了在SEQIDNO:1的氨基酸序列中包含A58G突变的突变体1.0，并且产生了在突变体1.0中进一步包含P53G突变的碳酸酐酶突变体13.0。野生型碳酸酐酶氨基酸序列(SEQIDNO:1)MRVIMSCMDYRLTEEIMKKMDQNTIVLRNAGANVNEFKDILKSLNPDEVVYLPHTDCAAMKLVLSSVKQGEQVTPKIESSLVSQFRGRQFNDLKELEELNLKLGLETIKQVVPKAKVISELIDVNKLKWPERKPVVYLLKSTSKYTNEMIGGYVIQSMNKTSIEADLEIASKLNLKVVKDEFSNARD突变体1.0氨基酸序列(SEQIDNO:2)MRVIMSCMDYRLTEEIMKKMDQNTIVLRNAGANVNEFKDILKSLNPDEVVYLPHTDCGAMKLVLSSVKQGEQVTPKIESSLVSQFRGRQFNDLKELEELNLKLGLETIKQVVPKAKVISELIDVNKLKWPERKPVVYLLKSTSKYTNEMIGGYVIQSMNKTSIEADLEIASKLNLKVVKDEFSNARD突变体13.0氨基酸序列(SEQIDNO:3)MRVIMSCMDYRLTEEIMKKMDQNTIVLRNAGANVNEFKDILKSLNPDEVVYLGHTDCGAMKLVLSSVKQGEQVTPKIESSLVSQFRGRQFNDLKELEELNLKLGLETIKQVVPKAKVISELIDVNKLKWPERKPVVYLLKSTSKYTNEMIGGYVIQSMNKTSIEADLEIASKLNLKVVKDEFSNARD与野生型碳酸酐酶相比，两种碳酸酐酶突变体的酶活性均以较低的酶量饱和，并且突变体1.0显示出最高的二氧化碳捕获活性。另一方面，本专利技术涉及编码碳酸酐酶突变体的核酸、包含该核酸的重组载体、以及导入有该重组载体的重组微生物。本专利技术的碳酸酐酶突变体可以通过重组微生物大量生产。在本专利技术的一个实施方案中，使用用导入有编码碳酸酐酶突变体的核酸的pET载体系统转化的重组大肠杆菌产生碳酸酐酶突变体。如本文所用，术语“载体”是指含有与能够在合适宿主中表达DNA的控制序列可操作地连接的DNA序列的DNA产物。载体可以是质粒、噬菌体颗粒或简单的潜在基因组插入物。一旦用载体转化合适的宿主，它可以独立于宿主的基因组复制和起作用，或者可以与基因组本身整合。由于质粒是最常用的载体类型，因此术语“质粒”和“载体”有时在本专利技术的说明书中可互换使用。然而，本专利技术包括具有与本领域已知或应当已知的载体相同的功能的其他形式的载体。用于哺乳动物细胞培养表达的典型表达载体基于例如pRK5(EP307,247)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳酸酐酶突变体，其在SEQ ID NO:1所示氨基酸序列中包含A58G突变。/n

【技术特征摘要】
20180802 KR 10-2018-00902361.一种碳酸酐酶突变体，其在SEQIDNO:1所示氨基酸序列中包含A58G突变。


2.根据权利要求1所述的碳酸酐酶突变体，其还包含P53G突变。


3.一种核酸，其编码权利要求1所述的碳酸酐酶突变体。


4.一种重组载体，其包含权利要求3所述的核酸。


5.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗莲花，金泰完，宋在亮，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR