内切葡聚糖酶及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种内切葡聚糖酶及其编码基因与应用。本发明专利技术提供的一种内切葡聚糖酶，是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质：１）序列表中的ＳＥＱ　　ＩＤ　　№：２；２）将序列表中ＳＥＱ　　ＩＤ　　№：２的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和／或缺失和／或添加且具有内切葡聚糖酶活性的蛋白质。实验证明本发明专利技术的内切葡聚糖酶具有很高的羧甲基纤维素酶活性（达４０２９Ｕ／ｇ），而且该酶适宜的ｐＨ值范围和温度范围非常广。本发明专利技术所提供内切葡聚糖酶及其编码基因可广泛应用于纤维素的降解。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内切葡聚糖酶及其编码基因与应用。技术背景纤维素主要是植物利用二氧化碳和水在太阳能作用下通过光合作用合成的地球 上最丰富的可再生的生物质(biomass)资源。据报道，全球每年通过光合作用产生的 纤维素高达1. 55Xl(f吨，其中89%尚未被人类利用(Dunlap C, Chiang G C. Utilization and recycle of agriculture wastes and residues. Shuler M L Boca Raton， Florida. USA: CRC Press Inc.1980. 19)。纤维素是多个葡萄糖 残基以e-l， 4-糖苷键连接而成的多聚物，其基本重复单位为纤维二糖。天然纤维 素的基本结构是由原纤维构成的微纤维束集合而成。原纤维是由15-40根有结晶区 和非结晶区构成的纤维素分子长链所组成。纤维素的结晶部分是由纤维素分子进行 非常整齐规则地折迭排列形成。在天然纤维素中，木质素和半纤维素形成牢固结合 层，紧密地包围纤维素。纤维素酶是能将纤维素转化成葡萄糖的一系列酶的总称， 包括三类酶即内切一 0—1，4一葡聚糖酶(endo-3-1,4-glucanase， EC 3.2.1.4)、 外切葡聚糖酶(exoglucanase，又叫纤维二糖水解酶cellobiohydrolase， EC3. 2.1.91)和P—葡萄糖苷酶(e-glucosidase， EC3. 2. 1.21)，这三种酶协同 作用能将纤维素转化成葡萄糖。内切葡聚糖酶作用于纤维素长链分子的内部将长纤 维切成短纤维，外切葡聚糖酶作用于纤维素分子的一端，以两个葡萄糖残基为单位 进行切割生成纤维二糖，0—葡萄糖苷酶切割纤维二糖生成葡萄糖(T咖raeP， Warren R A 了， Gilkes N R. 1995. Cellulose hydrolysis by bacteria and fungi. Adv. Microbiol. Physiol., 37:1-81. 1995; Bhat M K， Bhat S.1997. Cellulose degrading enzymes and their potential industrial applications. Biotechnology Advances, 15:583-620)。葡萄糖可作为重要的工业原料生产酒精、丙酮等化工产品。 纤维素的利用与转化对于解决世界能源危机、粮食和饲料短缺、环境污染等问题具 有重要意义。纤维素酶可广泛应用于酿酒、饲料、食品、纺织、造纸等行业。如纤 维素酶作为饲料添加剂可增加饲料的可消化性，减少排泄的粪便量。纤维素酶可取 代浮石进行牛仔裤的"石洗"处理，也可处理其它含纤维织物以降低粗糙度和增加 光亮。纤维素酶可添加到洗涤剂中以提高洗涤剂的清洁能力(Bhat M K.2000. Cellulases and related enzymes in biotechnology. BiotechnologyAdvances, 18:355-383)。由于纤维素酶的广泛用途以及针对不同的用途需要使用不 同性质的纤维素酶，更由于纤维素酶的效率低、价格高而使以纤维素为原料生产燃 料酒精的成本太高以至于无法真正实现产业化，因此，需要新的纤维素酶。纤维素酶属于糖基水解酶类(glycosyl hydrolases)，许多糖基水解酶由一个 催化功能域和一个或更多个其它的功能域如碳水化合物结合组件(carbohydrate-binding modules, CBMs)组成，根据催化功能域的氨基酸序列相 似性，糖基水解酶类被划分成不同的家族(families) (Davies G. ， Henrissat B. 1995. Structures and mechanisms of glycosyl hydrolases. Structure 3:853-859; Henrissat B. 1991. A classification of glycosyl hydrolases based on amino-acid sequence similarities. Biochem. J. 280:309-316; Henrissat B. ， Bairoch A. 1993 New families in the classification of glycosyl hydrolases based on amino-acid sequence similarities. Biochem. J". 293:781-788; Henrissat B. , Bairoch A. 1996. Updating the sequence-based classification of glycosyl hydrolases. Biochem. J. 316:695-696)。根据Cazy服务器(server)(http:〃afmb. cnrs-mrs. fr/CAZY/)上所列糖基水解酶类的最新清单，目前糖基水解 酶类有108个家族，纤维素酶分属于糖基水解酶类家族l、 3、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 12、 26、 44、 45、 48、 51、 61、 74。将未知的纤维素酶与已知的纤维素酶做序列同 源性比较可对其进行分类。人类所克隆的大部分纤维素酶基因都是从纯培养的微生物中来的，但并不是自 然界中所有微生物都是可以被分离、培养的， 一般认为可培养的微生物种类只占自 然界中微生物种类的1 % (Amann R I, Ludwig W, Schleifer K H. 1995. Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation. Microbiol. Rev. 59:143-169)，那么剩余的99%的不可培养的微生物中蕴藏着大量的 基因资源。近年来从环境样品未培养微生物提取基因组DNA然后构建混合基因组 DNA文库以分离基因已是成熟技术(Lorenz P, Schleper C. 2002. Metagenome- a challenging source of enzyme discovery. Journal of Molecular Catalysis B:Enzymatic 19-20:13-19)。目前世界上已克隆得到来源于不同环境的未培养微生物的纤维素酶 基因，其中包括Healy等(Healy F G， Ray R M, Aldrich H C, Wilkie A C, Ingram L O and Shanmugam K T. 1995. Direct isolation of functional genes encoding cellulases from the microbial consortia in a thermophilic, anaerobic digester maintained on lignoc本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内切葡聚糖酶，是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质：１）自序列表中的ＳＥＱＩＤ№．２的氨基端的第２０－５５２位氨基酸残基序列；２）将自序列表中的ＳＥＱＩＤ№．２的氨基端的第２０－５５２位氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和／或缺失和／或添加且具有内切葡聚糖酶活性的蛋白质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯家勋，段承杰，赵广存，普连仙，冼亮，庞浩，唐纪良，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]