一种耐葡萄糖的β-葡萄糖苷酶及其表达基因和应用制造技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，尤其涉及一种耐葡萄糖的β

【技术实现步骤摘要】
一种耐葡萄糖的
β
‑
葡萄糖苷酶及其表达基因和应用


[0001]本专利技术涉及生物
，尤其涉及一种耐葡萄糖的β
‑
葡萄糖苷酶及其表达基因和应用。

技术介绍

[0002]纤维素作为现在地球上含量丰富的可再生能源，具有很大的开发潜力。纤维素是由β
‑
1,4糖苷键连接葡萄糖苷而成的大分子，其作为植物多糖最主要成分，在植物结构中起到了不可或缺的作用，与半纤维素和木质素三者相互交联构成了细胞壁的主要骨架。我国是传统的农业大国，秸秆资源十分丰富，但利用率极其低下，在农业实践中常被废弃或焚烧，从而造成环境的污染。畜牧业的疾速发展增加了粮食的压力，使我国面临着人畜争粮的局面，而利用秸秆资源转换为饲料或促进饲料中纤维素等养分的吸收可以缓解这一问题。但是，秸秆及畜禽日粮中均含有纤维素等难被畜禽消化吸收物质，所以，该怎样快速高效降解纤维素成为了关键性问题，纤维素降解酶因为其降解纤维素的能力逐渐成为人们研究的热点。
[0003]纤维素生物质转化为葡萄糖由外切葡聚糖酶，内切葡聚糖酶和β
‑
葡萄糖苷酶起协同作用以水解纤维素的β
‑
1,4键。β
‑
葡萄糖苷酶可以在水解过程中有效地水解纤维二糖等寡糖，从而消除了这些寡糖对上游纤维素酶的产物抑制作用，因此β
‑
葡萄糖苷酶被认为是纤维素降解过程的关键限速酶，它决定了其余过程的性能。该转化纤维素生物质的生物转化也是生产第二代(2G)乙醇和其他化学品的绿色方式，并且它不与用于第一代生物乙醇生产的人类食物资源竞争，从而结束了有争议的粮食与燃料和使用耕地的问题。
[0004]β
‑
葡萄糖苷酶(β
‑
glucosidase，EC3.2.1.21)，可以催化水解β
‑
D
‑
葡萄糖苷键生成葡萄糖。经研究发现在一些霉菌如曲霉、木霉、青霉等，具有较高的β
‑
葡萄糖苷酶活性。红树林分布于热带和亚热带海岸的潮间带上部，也是只生长在海滩上的森林类型，是具有重要生态意义的海岸环境。有调查表明，红树林生物资源十分丰富，包括真菌，细菌，藻类等。海南岛红树林生态面积占比达到了全国的17.9％，东寨港红树林自然保护区位于中国海南省海口市，该红树林区内有丰厚的植物凋落物，而这些植物凋落物的水解需要由土壤中的微生物产生降解纤维素的酶类参与。本专利技术以红树林腐殖层土壤筛选到的聚多曲霉为研究对象，其不需要特定碳源诱导产酶的特殊性质，具有较大的研究价值。
[0005]葡萄糖耐受性是β
‑
葡萄糖苷酶的一个关键性质，具有葡萄糖高耐受性的β
‑
葡萄糖苷酶因其独特的优势而日益在饲料工业、食品工业、生物合成以及生物燃料等领域显现出越来越重要的独特优势。在纤维素乙醇行业，具有高耐受性的β
‑
葡萄糖苷酶也可以减弱产物葡萄糖对自身酶活的抑制。所以筛选或者改造得到高葡萄糖耐受性的β
‑
葡萄糖苷酶对该酶的工业化应用具有重要意义。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种耐葡萄糖的β
‑
葡萄糖苷酶及其表达基因和应用，该
β
‑
葡萄糖苷酶具有较高的葡萄糖耐受性，在饲料工业、食品工业、生物合成以及生物燃料等领域具有重要的独特优势。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]一种耐葡萄糖的β
‑
葡萄糖苷酶，其具有：
[0009](I)、如SEQ ID No.2所示的氨基酸序列；或
[0010](II)、在SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列中取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸且与(I)所述的氨基酸序列功能相同的氨基酸序列；或
[0011](III)、与如(I)或(II)所述的氨基酸序列具有90％以上同一性的氨基酸序列。
[0012]一些实施方案中，本专利技术还提供了所述β
‑
葡萄糖苷酶的制备方法，包括如下步骤：
[0013]1)、将编码所述β
‑
葡萄糖苷酶的核酸克隆至表达载体，获得重组载体；
[0014]2)、将所述重组载体转化宿主菌，诱导表达，利用阴离子交换层析柱和镍柱纯化，获得β
‑
葡萄糖苷酶。
[0015]本专利技术还提供了编码所述的β
‑
葡萄糖苷酶的BgAs1基因。
[0016]本专利技术利用RNA
‑
Seq首次从红树林源聚多曲霉L1成功克隆到差异表达的基因BgAs1，将其异源表达后鉴定为耐葡萄糖β
‑
葡萄糖苷酶。
[0017]BgAs1基因具有I)～III)中任意一种核苷酸序列：
[0018]I)、如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列；或
[0019]Ⅱ)、在SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列中取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸且表达SEQ ID NO:2所示蛋白的核苷酸序列；或
[0020]III)、与SEQ ID NO:1所示序列互补的核苷酸序列。
[0021]本专利技术还提供了扩增BgAs1基因的上、下游引物bgAs1
‑
F/bgAs1
‑
R：
[0022]bgAs1
‑
F：agagaggctgaagctgaattcATGACTCGGACGTTCGATATAG(SEQ ID NO:3)
[0023]bgAs1
‑
R：gagatgagtttttgttctagaCTAAACGCCTCGCCAATACCG(SEQ ID NO:4)
[0024]其中，上下游引物的5
’
端引入线性化pPICZαA载体两末端同源序列，见横线所示的序列。
[0025]本专利技术还提供了含有所述BgAs1基因的表达模块、重组载体和宿主菌。一些实施方案中，所述重组载体的骨架为pPICZαA，导入BgAs1基因获得的重组载体命名为pPICZαA
‑
bgAs1。一些实施方案中，所述宿主菌包括大肠杆菌、毕赤酵母。
[0026]本专利技术还提供了所述的β
‑
葡萄糖苷酶、所述BgAs1基因、所述的生物材料协同纤维素酶在水解木质纤维素制备还原糖和/葡萄糖中的应用。
[0027]本专利技术还提供了所述的β
‑
葡萄糖苷酶、所述BgAs1基因、所述的生物材料在商业纤维素酶利用和制备生物乙醇中的应用。
[0028]本专利技术还提供一种制备还原糖和/或葡萄糖的方法，以纤维素原料为底物，利用纤维素酶和本专利技术所述的β
‑
葡萄糖苷酶进行酶解，获得还原糖和/或葡萄糖。
[0029]所述纤维素原料包括甘蔗渣、秸秆、糟渣、海藻中的至少一种，包括但不仅限于此。
[0030]本专利技术提供了β...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐葡萄糖的β
‑
葡萄糖苷酶，其具有：(I)、如SEQ ID No.2所示的氨基酸序列；或(II)、在SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列中取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸且与(I)所述的氨基酸序列功能相同的氨基酸序列；或(III)、与如(I)或(II)所述的氨基酸序列具有90％以上同一性的氨基酸序列。2.编码权利要求1所述的β
‑
葡萄糖苷酶的BgAs1基因。3.根据权利要求2所述的BgAs1基因，其特征在于，其具有I)～III)中任意一种核苷酸序列：I)、如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列；或II)、在SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列中取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸且表达SEQ ID NO:2所示蛋白的核苷酸序列；或III)、与SEQ ID NO:1所示序列互补的核苷酸序列。4.含有权利要求2或3所述基因的生物材料，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学梅，刘晓烜，孙楠，张冰溪，张海文，管庆丰，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：