一种木聚糖酶及其编码基因和它们的应用制造技术

本发明专利技术涉及基因工程领域，公开了一种(a)或(b)所示的木聚糖酶：(a)由SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3所示的氨基酸序列组成的木聚糖酶；(b)SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3所示的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且酶活性不变的由(a)衍生的蛋白质，或者，在SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3的氨基末端和/或羧基末端连接有标签的氨基酸序列所示的蛋白质。本发明专利技术还公开了能够编码木聚糖酶的基因、含有基因的重组载体、含有重组载体的重组菌株以及它们的应用。此外，本发明专利技术还公开了制备木聚糖酶的方法和用于降解木聚糖的组合物。本发明专利技术的木聚糖酶活性较高，抗逆性强。

【技术实现步骤摘要】
一种木聚糖酶及其编码基因和它们的应用
本专利技术涉及基因工程领域，具体地，涉及一种木聚糖酶及其编码基因和它们的应用。
技术介绍
木聚糖(Xylan)是一种多糖类物质，是细胞壁中半纤维素的主要成分，它占植物碳水化合物总量的1/3，是自然界中继纤维素之后含量第二丰富的再生生物资源。目前发现的木聚糖有两种结构：(1,3)-β-D-木聚糖(见于海藻)和(1→4)-β-D-木聚糖(见于陆生植物和藻类)。(1,3)-β-D-木聚糖最早在丝状蕨藻(Caulerpafiliformis，一种海底水草)中发现，该聚糖不溶于水，但碱性条件下可溶，其主链中也有葡萄糖残基，同时也存在以β(1,4)糖苷键连接的木糖残基。(1→4)-β-D-木聚糖的主链也是由木糖构成，但木糖残基上常连接了其它糖，形成阿拉伯木聚糖和葡糖醛酸木聚糖。在硬木中，葡糖醛酸木聚糖的木糖残基的2,3位羟基上有70-80％被乙酰基替换。木聚糖酶是一类能够分解木聚糖的酶的总称。目前发现的木聚糖酶主要属于F/10和G/11家族。木聚糖酶普遍存在于真菌、细菌、原生动物、甲壳类动物、昆虫和植物的种子。工业用木聚糖酶主要来自真菌。它们在无氯造纸漂白、增加青储饲料养分、食品添加工业、果汁澄清和植物纤维脱胶等工业生产中有重要的应用价值。未来木聚糖酶还可能用于降解植物细胞壁以生产生物能源的过程。众所周知，不同工业生产中需要不同性质的酶，比如：造纸需要高温耐碱酶辅助漂白；饲料粒化生产需要在70-95℃下进行；食品工业中要求酶在低温下有效；苎麻生物脱胶过程需要酶在碱性条件下对苎麻木聚糖有更强的降解偏好性。因此，研究新的具有优良性质的木聚糖酶以适应不同的工业需求具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种活性高稳定性强的木聚糖酶及其编码基因和它们的应用。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种(a)或(b)所示的木聚糖酶：(a)由SEQIDNO：1或SEQIDNO：3所示的氨基酸序列组成的木聚糖酶；(b)SEQIDNO：1或SEQIDNO：3所示的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且酶活性不变的由(a)衍生的蛋白质，或者，在SEQIDNO：1或SEQIDNO：3的氨基末端和/或羧基末端连接有标签的氨基酸序列所示的蛋白质。第二方面，本专利技术提供了一种能够编码第一方面所述的木聚糖酶的基因。第三方面，本专利技术提供了一种含有第二方面所述的基因的重组载体。第四方面，本专利技术提供了一种含有第三方面所述的重组载体的重组菌株。第五方面，本专利技术提供了一种制备木聚糖酶的方法，该方法包括：(1)培养第四方面所述的重组菌株，诱导编码木聚糖酶的基因的表达；(2)分离提纯所表达的木聚糖酶。第六方面，本专利技术提供了一种用于降解木聚糖的组合物，该组合物含有第一方面所述的木聚糖酶作为活性成分，以所述组合物的总重量为基准，所述木聚糖酶的含量为10-90重量％。第七方面，本专利技术提供了一种第一方面所述的木聚糖酶、第二方面所述的基因、第三方面所述的重组载体、第四方面所述的重组菌株以及第六方面所述的组合物在降解木聚糖中的应用。本专利技术的木聚糖酶活性较高，具有良好的抗逆性(反应温度高，pH适用范围宽泛，在高浓度盐溶液中仍具有很好的活性)、稳定性以及较高的比活力。在纸浆漂白、洗涤剂生产，尤其是苎麻生物脱胶(苎麻木聚糖的降解)中具有应用前景。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为重组大肠杆菌中表达的木聚糖酶的SDS-PAGE电泳图；图2为本专利技术木聚糖酶的最适pH曲线；图3为本专利技术木聚糖酶的pH稳定曲线；图4为本专利技术木聚糖酶的最适温度曲线；图5为本专利技术木聚糖酶在不同温度下的热稳定曲线；图6为本专利技术木聚糖酶来源菌株近源种的木聚糖酶系统发育树；图7为本专利技术木聚糖酶在不同盐浓度下的活性曲线；图8为本专利技术木聚糖酶与同类木聚糖酶对苎麻木聚糖比活力的比较图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的术语“酶活力”的大小即酶含量的多少，用酶活力单位表示，即酶单位(U)，本专利技术中酶单位的定义是：在pH7.0和70℃的条件下，每分钟水解聚木聚糖产生1μmol对应的木糖的酶量为一个酶活力单位，即1U＝1μmol/min；“酶的比活力”代表每单位质量蛋白质的催化能力，能够反应酶活性大小，其值越大，表明酶活性越高，比活力的计算公式为：比活力(U/mg)＝总酶活力单位数/mg总蛋白；单位M表示mol/L。本专利技术提供的木聚糖酶为(a)或(b)：(a)由SEQIDNO：1或SEQIDNO：3所示的氨基酸序列组成的木聚糖酶；(b)SEQIDNO：1或SEQIDNO：3所示的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且酶活性不变的由(a)衍生的蛋白质，或者，在SEQIDNO：1或SEQIDNO：3的氨基末端和/或羧基末端连接有标签的氨基酸序列所示的蛋白质。其中，酶活性不变是指在相同的测定条件下，由(a)衍生的蛋白质的酶活力与(a)的酶活力之间的百分比(相对活性)不低于95％(或96％，或97％，或98％，或99％，或100％)。组成蛋白质的20种氨基酸残基，按照侧链极性可以分成四类：1、非极性的氨基酸：丙氨酸(Ala)、缬氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)、甲硫氨酸(Met)、苯丙氨酸(Phe)、色氨酸(Trp)和脯氨酸(Pro)；2、极性不带电荷的氨基酸：甘氨酸(Gly)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、半胱氨酸(Cys)、天冬氨酸(Asn)、谷氨酰胺(Gln)和酪氨酸(Tyr)；3、带正电荷的氨基酸：精氨酸(Arg)、赖氨酸(Lys)和组氨酸(His)；4、带负电荷的氨基酸：天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)(参见“生物化学”(第二版)上册，沈同、王镜岩，第82-83页，高等教育出版社，1990年12月)。蛋白质中如果发生同属一个类别的氨基酸残基取代，例如由Arg取代Lys或由Leu取代Ile，所述残基在蛋白质结构域中所起的作用(比如提供正电荷或形成疏水囊袋结构的作用)没有改变，因此对蛋白质的立体结构并不会产生影响，因此仍然可以实现蛋白的功能。所述同属一个类别的氨基酸残基取代可以发生在上述木聚糖酶的任意一个氨基酸残基位置上。如前所述，本专利技术提供的木聚糖酶还可以进行修饰或突变，得到衍生的蛋白质。本专利技术所述“衍生的蛋白质”指与具有上述氨基酸序列的木聚糖酶具有氨基酸序列上的差异，也可以有不影响序列的修饰形式上的差异，或者兼而有之。这些蛋白包括天然或诱导的遗传变异体。所述诱导变异体可以通过各种技术得到，如辐射或诱变剂等产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木聚糖酶，其特征在于，所述木聚糖酶为(a)或(b)：(a)由SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3所示的氨基酸序列组成的木聚糖酶；(b)SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3所示的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且酶活性不变的由(a)衍生的蛋白质，或者，在SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3的氨基末端和/或羧基末端连接有标签的氨基酸序列所示的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种木聚糖酶，其特征在于，所述木聚糖酶为(a)或(b)：(a)由SEQIDNO：1或SEQIDNO：3所示的氨基酸序列组成的木聚糖酶；(b)SEQIDNO：1或SEQIDNO：3所示的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且酶活性不变的由(a)衍生的蛋白质，或者，在SEQIDNO：1或SEQIDNO：3的氨基末端和/或羧基末端连接有标签的氨基酸序列所示的蛋白质。2.一种能够编码权利要求1所述的木聚糖酶的基因。3.根据权利要求2所述的基因，其中，所述基因的核苷酸序列如SEQIDNO：2或SEQIDNO：4所示。4.一种重组载体，其特征在于，所述重组载体含有权利要求2或3所述的基因。5.一种重组菌株，其特征在于，所述重组菌株含有权利要求4所述的重组载体。6.根据权利要求5所述的重组菌株，其中，所述菌株为杆状菌或酵母菌。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：马延和，赖志华，周成，薛燕芬，
申请(专利权)人：中国科学院微生物研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11