木聚糖酶xyn11A及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术提供一种新的木聚糖酶xyn11A及其编码基因与应用。本发明专利技术通过分析保藏编号CGMCC No.0608的硫色曲霉(Aspergillus sulphureus)全基因组测序结果，首次发现一条新的木聚糖酶基因序列，其编码木聚糖酶xyn11A，木聚糖酶xyn11A或携带木聚糖酶xyn11A基因的工程菌能高效降解木聚糖。木聚糖酶xyn11A基因可用于构建降解木聚糖的基因工程菌，亦可用于生产降解木聚糖的酶制剂，应用前景广阔。

Xylanase xyn11a and its coding gene and Application

【技术实现步骤摘要】
木聚糖酶xyn11A及其编码基因与应用
本专利技术属于生物工程
，具体地说，涉及木聚糖酶xyn11A及其编码基因与应用。
技术介绍
木聚糖酶是一大类降解木聚糖的酶系，可用来降解自然界中大量存在的木聚糖类半纤维素。在木聚糖酶系中，β-1,4-内切木聚糖酶是最关键的水解酶，水解木聚糖产生低聚木糖，即木二糖至木六糖。木聚糖酶可从动物、植物和微生物中等有机体中获得。目前，报道较多的是微生物来源的木聚糖酶，主要来源于大肠杆菌和芽孢杆菌等细菌与黑曲霉、木霉菌以及酵母菌等真菌微生物。目前已经发现的木聚糖酶分属于不同的糖苷水解酶家族(GH),如GH5、GH6、GH10、GH11、GH43等家族。由于不同家族的木聚糖酶生物学性质差异大，因此木聚糖酶应用广泛，应用领域相对较多，主要领域有：(1)在食品行业中的应用。低聚木糖是一种最有前途的功能性低聚糖，可以调节肠道菌群结构，选择性地促进肠道双歧杆菌等益生菌的增殖，木聚糖酶能从玉米秸秆、玉米芯等天然食物半纤维中分解得到低聚木糖。另外，木聚糖酶也可应用于面包制造业和酿酒工业中。有研究表明，在面包制作过程中，加入木聚糖酶，不仅可以改变面团的流变学特征，还可以增强面包的柔软度和拉力、减缓面包衰老等，增强面包口感，延长面包保质期。木聚糖酶也可应用于酿酒工业中，可以提高发酵的效率，降低发酵液的粘度，改善啤酒的品质。(2)在饲料工业中的应用。组成植物细胞壁的主要成分之一是木聚糖，小麦、大麦等麦类饲料中含有大量的木聚糖，直接饲喂动物会影响动物吸收营养成分，利用木聚糖酶降解麦类饲料中含有的木聚糖的生物活性，破坏植物的细胞壁结构利于动物对植物内营养物质的吸收。Woyengo等人的研究表明，在以小麦豆粕为基础日粮的基础上，添加木聚糖酶能提高仔猪的生产性能，改善仔猪肠道健康。Widodo等人的研究表明，在肉鸡小麦基础饲料中添加木聚糖酶，与对照组相比，会提高营养物质的消化率，改善肉鸡的生长性能，另外，在牛等反刍动物中添加木聚糖酶也有相同的效果。(3)在造纸领域中的应用。造纸生产分为制浆和造纸两个基本过程。在制浆过程中，一般使用物理化学方法，而生物技术微生物酶的使用可以减少化学品用量，目前使用最多的是木聚糖酶。木聚糖经木聚糖酶的水解，从而提高植物原料的脱木素程度，显著改善制浆性能。在纸浆漂白过程中，木聚糖酶水解木质纤维中的木聚糖使纤维结构变得更加松散有利于漂白剂的进入和木素的溶出，一方面能加快漂白的进程，另外一方面可以减少化学类漂白剂的使用量，从而减少环境污染。另外，也有研究表明，木聚糖酶可以应用于废纸脱墨和造纸废水处理等方面，减少环境污染。此外，木聚糖酶在生物能源领域也有所应用，如利用木聚糖酶将木聚糖转化为生物燃料等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的木聚糖酶xyn11A及其编码基因与应用。为了实现本专利技术目的，第一方面，本专利技术提供木聚糖酶xyn11A，其为如下A)或B)：A)由SEQIDNO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；B)SEQIDNO:2所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由A)衍生的蛋白质。木聚糖酶xyn11A属于糖苷水解酶第11家族(GH11)，GH11家族木聚糖酶具有相似的催化域，生物活性相似，底物特异性都比较高、相对分子质量一般小于30kDa等特点。本专利技术的木聚糖酶xyn11A基因(SEQIDNO:1)可以从保藏编号CGMCCNo.0608的硫色曲霉(Aspergillussulphureus)中克隆得到。该菌株可参见CN01141789.7。第二方面，本专利技术提供木聚糖酶xyn11A截短体，所述截短体是去除信号肽后的蛋白截短体，其为如下a)或b)：a)由SEQIDNO:3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)SEQIDNO:3所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由a)衍生的蛋白质。第三方面，本专利技术提供所述截短体的编码基因，其为全长优化后的基因序列，核苷酸序列如SEQIDNO:4所示。第四方面，本专利技术提供含有所述木聚糖酶xyn11A的编码基因或所述截短体的编码基因的生物材料，所述生物材料包括但不限于重组DNA、表达盒、转座子、质粒载体、噬菌体载体、病毒载体或工程菌。优选地，用于构建表达木聚糖酶xyn11A的基因工程菌的出发菌株为毕赤酵母，如毕赤酵母x-33。第五方面，本专利技术提供所述木聚糖酶xyn11A或所述截短体的以下任一应用：i)在降解木聚糖中的应用；ii)在制备用于降解木聚糖的酶制剂中的应用。其中，所述木聚糖酶xyn11A或所述截短体的最适催化温度为40℃，最适pH为5。木聚糖酶xyn11A及其截短体在pH3-8之间可保持较高的相对酶活性；xyn11A酶对金属离子以及EDTA常温作用1h的耐受性不一致，Na+、Mg2+、Zn2+等金属离子会抑制酶活性，但相对酶活性在80％以上，而EDTA和Fe3+、Co2+、Cu2+等金属离子降低酶活性分别为63.7％、73.2％、44.7％和71.3％。用木聚糖作为底物测定木聚糖酶的动力学参数，结果显示木聚糖酶针对底物木聚糖的Km和Vmax分别是12.00mg/mL和1111.11U/mL。第六方面，本专利技术提供所述木聚糖酶xyn11A的编码基因或所述截短体的编码基因的以下任一应用：I)在构建降解木聚糖的基因工程菌中的应用；II)在构建降解木聚糖的转基因细胞系中的应用。第七方面，本专利技术提供含有所述木聚糖酶xyn11A的编码基因或所述截短体的编码基因的生物材料在构建降解木聚糖的基因工程菌或转基因细胞系中的应用，其中，所述生物材料包括但不限于重组DNA、表达盒、转座子、质粒载体、噬菌体载体或病毒载体。第八方面，本专利技术提供携带所述木聚糖酶xyn11A的编码基因或所述截短体的编码基因的工程菌的以下任一应用：①在降解木聚糖中的应用；②在制备用于降解木聚糖的菌剂中的应用；③在制备降解木聚糖的酶制剂中的应用。第九方面，本专利技术提供用于降解木聚糖的制剂或组合物，其活性成分选自所述木聚糖酶xyn11A、所述截短体、携带所述木聚糖酶xyn11A的编码基因或所述截短体的编码基因的工程菌或转基因细胞系中的至少一种。借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点及有益效果：本专利技术通过分析保藏编号CGMCCNo.0608的硫色曲霉(Aspergillussulphureus)全基因组测序结果，首次发现一条新的木聚糖酶基因序列，其编码木聚糖酶xyn11A，木聚糖酶xyn11A或携带木聚糖酶xyn11A基因的工程菌能高效降解木聚糖。木聚糖酶xyn11A基因可用于构建降解木聚糖的基因工程菌，亦可用于生产降解木聚糖的酶制剂，应用前景广阔。附图说明图1为本专利技术实施例4中木聚糖酶xyn11A在不同pH条件下的相对催化活性。图2为本专利技术实施例4中木聚糖酶xyn11A在不同温度条件下的相对催化活性。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.木聚糖酶xyn11A，其特征在于，其为如下A)或B)：/nA)由SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；/nB)SEQ ID NO:2所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由A)衍生的蛋白质。/n

【技术特征摘要】
1.木聚糖酶xyn11A，其特征在于，其为如下A)或B)：
A)由SEQIDNO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
B)SEQIDNO:2所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由A)衍生的蛋白质。


2.木聚糖酶xyn11A截短体，其特征在于，其为如下a)或b)：
a)由SEQIDNO:3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
b)SEQIDNO:3所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由a)衍生的蛋白质。


3.权利要求2所述截短体的编码基因，其特征在于，核苷酸序列如SEQIDNO:4所示。


4.含有权利要求1所述木聚糖酶xyn11A的编码基因或权利要求2所述截短体的编码基因的生物材料，其特征在于，所述生物材料包括重组DNA、表达盒、转座子、质粒载体、噬菌体载体、病毒载体或工程菌。


5.权利要求1所述木聚糖酶xyn11A或权利要求2所述截短体的以下任一应用：
i)在降解木聚糖中的应用；
ii)在制备用于降解木聚糖的酶制剂中的应用。


6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹云鹤，刘亚京，王剑，杨勇智，鲍成玲，董冰，王春林，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11