專利名稱：脂肪酶最適溫度與氨基酸及其二肽的相關(guān)性計算的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于34條微生物脂肪酶(Microbial Lipases)氨基酸序列，采用多元逐步回歸法分析了影響脂肪酶熱穩(wěn)定性的相關(guān)氨基酸及其二肽，屬于分子生物學技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脂肪酶(Lipase，EC 3. 1. 1. 3)是一類特殊的三脂酰甘油水解酶，能在油水界面或水不溶性系統(tǒng)中催化酯水解或醇解、酯合成、酯交換、內(nèi)酯合成等多種化學反應(yīng)，其廣泛存在于各種動植物和微生物中。由于微生物脂肪酶種類多、來源廣、作用高效、易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等，所以在脂肪酶理論研究和實際應(yīng)用中有著更為重要的作用。微生物脂肪酶已廣泛應(yīng)用于洗滌劑、食品、造紙、香料、醫(yī)藥、紡織、廢物處理、化妝品、有機合成和生物柴油等行業(yè)。 由于多數(shù)天然脂肪酶不耐高溫，從而限制了它們在高溫生物加工環(huán)境中的應(yīng)用。為了提高脂肪酶熱穩(wěn)定性，定點突變和定向進化等蛋白質(zhì)工程技術(shù)已被用于酶熱穩(wěn)定性的改造。目前已掌握了一些影響蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性的因素。但由于各種蛋白家族擁有不同的熱穩(wěn)定機制，所以很難獲得統(tǒng)一的策略來提高蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性并沒有一個明確的定義或指標，通常是指蛋白質(zhì)在一定溫度下保持其空間構(gòu)象的能力。酶熱穩(wěn)定性是酶蛋白的一種屬性，而酶最適溫度(Topt)在一定程度上反映了該屬性，因此我們選用脂肪酶最適溫度作為酶熱穩(wěn)定性的指標。Anfinsen的蛋白質(zhì)折疊原理指出蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)信息完全包含在其氨基酸序列之中。一直以來人們就認為蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性與其氨基酸組成有關(guān)，同時受氨基酸之間相互作用的影響?；谶@種認識，本發(fā)明采用多元逐步回歸法分析脂肪酶氨基酸及其二肽與酶T。pt的相關(guān)性。由此分析結(jié)果不僅能確定與脂肪酶熱穩(wěn)定性相關(guān)的氨基酸，而且還可根據(jù)二肽確定相關(guān)氨基酸與鄰近氨基酸的相互作用對熱穩(wěn)定性的影響。能為脂肪酶熱穩(wěn)定機制的闡明、熱穩(wěn)定性的蛋白質(zhì)工程改造等奠定理論基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種脂肪酶最適溫度與氨基酸及其二肽之間相關(guān)性的計算方法。本發(fā)明的技術(shù)方案從Swiss-Prot蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中收集微生物脂肪酶序列，查閱相關(guān)文獻來查找對應(yīng)的脂肪酶最適溫度(T。pt)，經(jīng)過篩選和整理，獲得34條具備最適溫度數(shù)據(jù)的微生物脂肪酶序列。采用多元逐步回歸法分析與脂肪酶最適溫度相關(guān)的氨基酸，獲得氨基酸最優(yōu)回歸方程；查找含相關(guān)氨基酸的氨基酸二肽，采用多元逐步回歸法分析與脂肪酶最適溫度相關(guān)的氨基酸二肽，獲得氨基酸二肽最優(yōu)回歸方程。所述的34種微生物脂肪酶最適溫度與氨基酸及其二肽之間相關(guān)性的計算方法(1)與脂肪酶最適溫度相關(guān)的氨基酸采用DNAMAN軟件(6. 0版本)計算各條脂肪酶序列中的氨基酸含量；以氨基酸百分含量為自變量，對應(yīng)的T。pt為因變量，用SAS軟件(8. 1版本)進行多元逐步回歸分析，從而找到與脂肪酶最適溫度有顯著相關(guān)性的氨基酸。 根據(jù)最優(yōu)回歸方程，可獲得脂肪酶的計算最適溫度(T。al)。(2)與脂肪酶最適溫度相關(guān)的氨基酸二肽利用Delphi語言編程計算各條脂肪酶序列中的氨基酸二肽個數(shù)；基于上述獲得的相關(guān)性氨基酸，利用Python語言編程從所有氨基酸二肽中篩選出含相關(guān)性氨基酸的二肽；用SAS軟件對氨基酸二肽個數(shù)與最適溫度進行多元逐步回歸分析，找到與脂肪酶最適溫度有顯著相關(guān)性的氨基酸二肽。根據(jù)氨基酸二肽最優(yōu)回歸方程，可獲得脂肪酶的計算最適溫度(T。al)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供了一種與脂肪酶最適溫度相關(guān)的氨基酸及其二肽的計算方法。由此計算結(jié)果不僅能確定與脂肪酶熱穩(wěn)定性相關(guān)的氨基酸，而且還可根據(jù)二肽確定相關(guān)氨基酸與鄰近氨基酸的相互作用對熱穩(wěn)定性的影響。能為脂肪酶熱穩(wěn)定機制的闡明、熱穩(wěn)定性的蛋白質(zhì)工程改造等奠定理論基礎(chǔ)。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明的操作方法。但是這些實施例僅用于詳細說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。實施例1與脂肪酶最適溫度相關(guān)的氨基酸(氨基酸的最優(yōu)回歸方程)以脂肪酶氨基酸百分含量為自變量，對應(yīng)的酶T。pt為因變量，經(jīng)過多元逐步回歸法分析得到氨基酸最優(yōu)回歸方程。根據(jù)F-檢驗，方程中每個變量均達到顯著水平(h < 0. 15)，而整個模型達到高度顯著程度(已< 0. 001)。氨基酸的最優(yōu)回歸方程中各回歸系數(shù)保留小數(shù)點后面二位有效數(shù)字。Tcal = 51. 6-4. 07 [I]-2. 86 [K]-1. 28 [S]+7. 02 [Y] (1)由方程(1)可見，與脂肪酶最適溫度有相關(guān)性的氨基酸是I、K、S和Y。其中呈正相關(guān)性的氨基酸是Y，呈負相關(guān)性的有I、K和S。根據(jù)方程(1)計算每個脂肪酶的T。al(表 1)，并與文獻中查到的T。pt相比較，結(jié)果顯示其中有4個脂肪酶的計算最適溫度T。al與實驗最適溫度Topt的差距較大(Δ (Topt-Tcal) I > 10°C )。表1. Swiss-Prot中34個脂肪酶氨基酸最優(yōu)回歸方程計算結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種與脂肪酶最適溫度相關(guān)的氨基酸及其二肽的計算方法，其特征在于從 Swiss-Prot蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中收集微生物脂肪酶序列，查閱相關(guān)文獻查找相對應(yīng)的脂肪酶最適溫度，經(jīng)過篩選和整理，獲得34個具備最適溫度數(shù)據(jù)的微生物脂肪酶序列。
2.基于權(quán)利要求1所述的方法，采用DNAMAN軟件(6.O版本)計算各條脂肪酶序列中的氨基酸含量；以氨基酸百分含量為自變量，對應(yīng)的酶T。pt為因變量，用SAS軟件(8. 1版本)進行多元逐步回歸分析，從而獲得氨基酸的最優(yōu)回歸方程。
3.基于權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的方法，利用Delphi語言編程，計算各條脂肪酶序列中的氨基酸二肽個數(shù)；利用Python語言編程，從所有氨基酸二肽中篩選出含相關(guān)性氨基酸的二肽；用SAS軟件(8. 1版本)對氨基酸二肽個數(shù)與酶最適溫度進行多元逐步回歸分析，從而獲得氨基酸二肽的最優(yōu)回歸方程。
全文摘要
本發(fā)明基于34條微生物脂肪酶氨基酸序列以及多元逐步回歸分析法，提出了一種與脂肪酶最適溫度相關(guān)的氨基酸及其二肽的計算方法。結(jié)果顯示與酶最適溫度呈正相關(guān)性的氨基酸是Y，呈負相關(guān)性的有I、S、K；呈正相關(guān)性的氨基酸二肽有IR、KS、NY、SA、ST和YR，負相關(guān)性的有DK、DY、IS、KA、WS、YS和QI。通過最優(yōu)回歸方程檢驗，發(fā)現(xiàn)用相關(guān)氨基酸二肽計算出的最適溫度與實驗最適溫度更接近。由此結(jié)果不僅能確定與脂肪酶最適溫度相關(guān)的氨基酸，而且還可根據(jù)氨基酸二肽確定相關(guān)氨基酸與鄰近氨基酸的相互作用對熱穩(wěn)定性的影響。能為脂肪酶熱穩(wěn)定機制的闡明、熱穩(wěn)定性的蛋白質(zhì)工程改造等奠定理論基礎(chǔ)。
文檔編號G06F19/24GK102169532SQ201010581438
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者唐存多, 張慧敏, 李劍芳, 鄔敏辰 申請人:江南大學