用于增强纤维素材料降解或转化的方法技术

本发明专利技术涉及用于降解或转化纤维素材料的方法和用于从纤维素材料产生物质的方法。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是基于申请日为2006年9月29日，申请号为“200680044575.7”(国际申请号为PCT/US2006/038556)，专利技术名称为“用于增强纤维素材料降解或转化的方法”的专利申请的分案申请。对于在联邦资助的研究和开发下所进行专利技术的权利声明本专利技术依据能源部(Department of Energy)授予的基本合同(Prime Contract)DE-AC36-98GO10337、NREL转包合同(Subcontract)No.ZCO-30017-02在政府支持下完成。政府对本专利技术具有一定的权利。专利技术背景专利
本专利技术涉及用于降解或转化纤维素材料的方法和用于从纤维素材料生产物质的方法。相关领域描述纤维素是单糖葡萄糖通过β-1,4-键共价连接的聚合物。许多微生物产生水解β-连接的葡聚糖的酶。这些酶包括内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶。内切葡聚糖酶在随机位置消化纤维素聚合物，将其打开(opening it)以受到纤维二糖水解酶攻击(attack)。纤维二糖水解酶继而从纤维素聚合物的末端释放纤维二糖的分子。纤维二糖是水溶性的β-1,4-连接的葡萄糖二聚体。β-葡糖苷酶将纤维二糖水解成葡萄糖。将纤维素原料转化为乙醇具有以下优势：大量原料现成可用，避免燃烧或填埋材料的愿望，和乙醇燃料的清洁性。木材、农业残余物、草本作物和城市固体废物被认为是用于乙醇生产的原料。这些材料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。一旦将纤维素转化成葡萄糖，葡萄糖将容易地由酵母发酵成乙醇。改进转化纤维素原料的能力在本领域中将是有利的。美国公开专利申请序列号2003/0113734公开了鉴定为EGVII的分离的纤维素酶蛋白，和编码EGVII的核酸。本专利技术的目的是提供具有增强纤维素分解的活性(celluolytic enhancing activity)的分离的多肽和编码所述多肽的分离的核酸序列以改进纤维素原料的转化。专利技术简述本专利技术涉及：1.用于降解或转化纤维素材料的方法，其包括：在有效量的具有增强纤维素分解的活性的多肽存在下，用有效量的一种或多种纤维素分解蛋白处理所述纤维素材料，其中与缺乏所述具有增强纤维素分解的活性的多肽时相比，具有增强纤维素分解的活性的多肽的存在使纤维素材料的降解增加，并且其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽选自下组：(a)多肽，其包含与SEQ ID NO:2的成熟多肽具有至少70％同一性的氨基酸序列；(b)多肽，其由在至少中严紧条件下与以下杂交的多核苷酸编码：(i)SEQ ID NO:1的成熟多肽编码序列，(ii)包含SEQ ID NO:1的成熟多肽编码序列的基因组DNA序列，或(iii)(i)或(ii)的互补链；(c)包含[ILMV]-P-x(4,5)-G-x-Y-[ILMV]-x-R-x-[EQ]-x(3)-A-[HNQ]的多肽，其中x是任何氨基酸，x(4,5)是在4或5个邻接位置上的任何氨基酸，并且x(3)是在3个邻接位置上的任何氨基酸；和(d)变体，其包含保守取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸的SEQ ID NO:2的成熟多肽。2.项1的方法，其中所述纤维素材料选自下组：草本材料、农业残余物、林业残余物、市政固体废物、废纸和纸浆及造纸厂残余物。3.项1或2的方法，其中所述一种或多种纤维素分解酶选自下组：纤维素酶、内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶。4.项1-3中任一项的方法，还包括用有效量的选自下组的一种或多种酶处理所述纤维素材料：半纤维素酶、酯酶、蛋白酶、漆酶、过氧化物酶或其混合物。5.项1-4中任一项的方法，其中所述方法是预处理方法，是同时糖化和发酵方法(SSF)中的步骤，或是混合水解和发酵方法(HHF)中的步骤。6.项1-5中任一项的方法，还包括回收降解的纤维素材料。7.项6的方法，其中所述降解的纤维素材料是糖。8.项1-7中任一项的方法，其中所述纤维素分解蛋白和/或具有增强纤维素分解的活性的多肽以含有或不含细胞的发酵液的形式存在。9.项1的方法，其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽包含的氨基酸序列与SEQ ID NO:2的成熟多肽具有优选至少70％同一性，更优选至少75％同一性，甚至更优选至少80％同一性，甚至更优选至少85％同一性，甚至更优选至少90％同一性，最优选至少95％同一性，并且甚至最优选至少97％同一性。10.项1的方法，其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽包含SEQ ID NO:2或其成熟多肽或它们具有增强纤维素分解的活性的片段，或者由SEQ ID NO:2或其成熟多肽或它们具有增强纤维素分解的活性的片段组成。11.项1的方法，其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽由多核苷酸编码，所述多核苷酸在优选至少中严紧条件，更优选至少中-高严紧条件，并且最优选至少高严紧条件下与以下杂交：(i)SEQ ID NO:1的成熟多肽编码序列，(ii)包含SEQ ID NO:1的成熟多肽编码序列的基因组DNA序列，或(iii)(i)或(ii)的互补链。12.项1的方法，其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽是变体，所述变体包含保守取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸的SEQ ID NO:2的成熟多肽。13.项1的方法，其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽由多核苷酸编码，所述多核苷酸包含在大肠杆菌NRRL B-30878中含有的质粒pTr3337中。14.项1或11的方法，其中所述SEQ ID NO:1的成熟多肽编码序列是SEQ ID NO:1的核苷酸77至766。15.项1、9、10和12中任一项的方法，其中所述SEQ ID NO:2的成熟多肽是SEQ ID NO:2的氨基酸20至249。16.项1的方法，其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽包含[ILMV]-P-x(4,5)-G-x-Y-[ILMV]-x-R-x-[EQ]-x(3)-A-[HNQ]，其中x是任何氨基酸，x(4,5)是在4或5个邻接位置上的任何氨基酸，并且x(3)是在3个邻接位置上的任何氨基酸。17.用于生产物质的方法，其包括：(A)在有效量具有增强纤维素分解的活性的多肽存在下，用有效量的一种或多种纤维素分解蛋白将纤维素材料糖化，其中与缺乏所述具有增强纤维素分解的活性的多肽时相比，具有增强纤维素分解的活性的多肽的存在使纤维素材料的降解增加，并且其中所述具有增本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于降解或转化预处理的纤维素材料的方法，其包括：在有效量的具有增强纤维素分解的活性的多肽存在下，用有效量的至少包含内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β‑葡糖苷酶的纤维素分解蛋白处理所述纤维素材料，其中与缺乏所述具有增强纤维素分解的活性的多肽时相比，具有增强纤维素分解的活性的多肽的存在使纤维素材料的降解增加，其中具有增强纤维素分解的活性的多肽对于纤维素分解蛋白的量是每克纤维素分解蛋白0.01至1.0g，并且其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽选自下组：(a)多肽，其包含与SEQ ID NO:2的成熟多肽具有至少70％同一性的氨基酸序列；(b)多肽，其由在至少中严紧条件下与以下杂交的多核苷酸编码：(i)SEQ ID NO:1的成熟多肽编码序列，(ii)包含SEQ ID NO:1的成熟多肽编码序列的基因组DNA序列，或(iii)(i)或(ii)的互补链；(c)包含[ILMV]‑P‑x(4,5)‑G‑x‑Y‑[ILMV]‑x‑R‑x‑[EQ]‑x(3)‑A‑[HNQ]的多肽，其中x是任何氨基酸，x(4,5)是在4或5个邻接位置上的任何氨基酸，并且x(3)是在3个邻接位置上的任何氨基酸；和(d)变体，其包含保守取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸的SEQ ID NO:2的成熟多肽。...

【技术特征摘要】
2005.09.30 US 60/722,5791.用于降解或转化预处理的纤维素材料的方法，其包括：在有效量的具
有增强纤维素分解的活性的多肽存在下，用有效量的至少包含内切葡聚糖酶、
纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶的纤维素分解蛋白处理所述纤维素材料，其中
与缺乏所述具有增强纤维素分解的活性的多肽时相比，具有增强纤维素分解
的活性的多肽的存在使纤维素材料的降解增加，其中具有增强纤维素分解的
活性的多肽对于纤维素分解蛋白的量是每克纤维素分解蛋白0.01至1.0g，并
且其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽选自下组：
(a)多肽，其包含与SEQ ID NO:2的成熟多肽具有至少70％同一性的氨
基酸序列；
(b)多肽，其由在至少中严紧条件下与以下杂交的多核苷酸编码：(i)SEQ 
ID NO:1的成熟多肽编码序列，(ii)包含SEQ ID NO:1的成熟多肽编码序列的
基因组DNA序列，或(iii)(i)或(ii)的互补链；
(c)包含[ILMV]-P-x(4,5)-G-x-Y-[ILMV]-x-R-x-[EQ]-x(3)-A-[HNQ]的多
肽，其中x是任何氨基酸，x(4,5)是在4或5个邻接位置上的任何氨基酸，并
且x(3)是在3个邻接位置上的任何氨基酸；和
(d)变体，其包含保守取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸的SEQ ID 
NO:2的成熟多肽。
2.权利要求1的方法，其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽包含
的氨基酸序列与SEQ ID NO:2的成熟多肽具有优选至少70％同一性，更优选
至少75％同一性，甚至更优选至少80％同一性，甚至更优选至少85％同一性，
甚至更优选至少90％同一性，最优选至少95％同一性，并且甚至最优选至少
97％同一性。
3.权利要求1的方法，其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽由多
核苷酸编码，所述多核苷酸在优选至少中严紧条件，更优选至少中-高严紧条
件，并且最优选至少高严紧条件下与以下杂交：(i)SEQ ID NO:1的成熟多肽
编码序列，(ii)包含SEQ ID NO:1的成熟多肽编码序列的基因组DNA序列，
或(iii)(i)或(ii)的互补链。
4.权利要求1的方法，其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽是变
体，所述变体包含保守取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸的SEQ ID NO:

\t2的成熟多肽。
5.用于生产物质的方法，其包括：
(A)在有效量具有增强纤维素分解的活性的多肽存在下，用有效量的至少
包含内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶的纤维素分解蛋白将预处理
的纤维素材料糖化，其中与缺乏所述具有增强纤维素分解的活性的多肽时相比，
具有增强纤维素分解的活性的多肽的存在使纤维素材料的降解增加，其中具有
增强纤维素分解的活性的多肽对于纤维素分解蛋白的量是每克纤维素分解蛋白
0.01至1.0g，并且其中所述具有增强纤维素分解的活性的多肽选自下组：
(i)多肽，其包含与SEQ ID NO:2的成熟多肽具有至少70％同一性
的氨基酸序列；
(ii)多肽，其由在至少中严紧条件下与以下杂交的多核苷酸编码：(a)
SEQ ID NO:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗哈里斯，迈克尔雷伊，丁晗澍，
申请(专利权)人：诺维信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US