【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境科学和生物，涉及一种可降解聚酯塑料的角质酶及其应用。
技术介绍
1、聚氨酯(polyurethane，pu)塑料是一类由多异氰酸酯和多元醇等缩合而成的聚合物，分为聚酯型和聚醚型。pu产品类型丰富，在世界上占有较大的市场，并广泛应用于纺织、建筑、建材、汽车、国防等领域，现已成为全球产量第二大的聚酯型塑料，2020年仅中国就生产了1470万吨，消费1175万吨。然而大量使用后的pu塑料被废弃在自然环境，在造成碳资源浪费的同时，也造成了日益严重的生态灾难。目前，塑料废弃物的主要方法是填埋、焚烧、机械回收和化学回收。然而，这些处置方法会造成潜在的环境污染。此外，pu塑料结构复杂、种类多样，难以通过现有的物理、化学回收方式进行有效的再利用。
2、相较于传统的处理方法，利用微生物或酶对塑料进行生物回收被认为是最有前景的方法之一。目前，以高效pet解聚酶为基础的pet塑料酶法回收技术体系的建立，使得废塑料酶法降解与产物回收已经成为关注的焦点。聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)塑料的生物循环利用已经进入到产业化前期阶段，法国carbios公司利用植物堆肥来源的角质酶lcc在16h内可分解97％的pet塑料，单体重新聚合形成新的塑料。
3、然而，可降解pu塑料的解聚酶元件较少，目前尚处在资源挖掘阶段。已有的报道包括用于聚氨酯酶促分解的新的氨基甲酸酯水解酶(cn201980041682.1)，可降解聚氨酯pu的角质酶bc-cut-013和thc_cut1(cn202180069579.5)以及利用petase和
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有降解聚氨酯泡沫和农用地膜pbat等塑料的角质酶及其编码基因，所述酶可以通过氨基酸序列基序(一级结构)、二级结构元件以及三级结构元件和氨基酸序列在线blast比对来识别。该角质酶来源于酵母菌(blastobotrys)。
2、本专利技术的另一目的是提供含有该角质酶基因的基因工程菌。
3、本专利技术的又一目的是提供该基因以及该基因所编码的蛋白质的应用。
4、本专利技术所述角质酶基因，其核苷酸序列为：seq id no.1，该基因全长(从起始密码子到终止密码子)为669bp，g+c含量为54.26％；所述的角质酶基因编码的角质酶蛋白质,其氨基酸序列为：seq id no.2，编码222个氨基酸，理论分子量大小为23.39kd，等电点为4.65，该蛋白n端前18个氨基酸为信号肽序列，其氨基酸序列为：seq id no.3。
5、含本专利技术所述的重组质粒的重组微生物。
6、所述的重组微生物，优选以大肠杆菌和毕氏酵母为宿主菌。
7、本专利技术所述角质酶以4-硝基苯丁酸酯为底物，37℃，ph7，比酶活达到771.8u/mg。
8、本专利技术所述角质酶基因、重组质粒、重组微生物在聚酯塑料生物降解中的基因工程应用。
9、作为本专利技术的一种优选，所述的聚酯塑料包括但不限于pur泡沫、农用地膜pbat、可降解塑料pcl、pl。
10、本专利技术所述的角质酶bacut1在聚酯塑料生物降解中的应用。
11、作为本专利技术的一种优选，所述的聚酯塑料包括但不限于pur泡沫、农用地膜pbat、可降解塑料pcl、pl。
12、本专利技术所述角质酶bacut1能够降解pur泡沫，农用可降解地膜pbat，pu塑料合成寡聚物pba-pu以及聚酯塑料pcl,在37℃，2天内，pur泡沫和pcl减重率分别达到33.88％和83.44％，在37℃，4天内，pbat和pba-pu降解率分别达到66.70％和64.41％。
13、本专利技术所属的角质酶降解聚氨酯塑料，能够降解pur泡沫和pu塑料合成寡聚物pba-pu产生己二酸。
14、本专利技术所述角质酶在聚氨酯塑料降解、转化和资源化利用领域的生产应用。
15、本专利技术所述角质酶基因作为降解元件在工程化底盘细胞构建中的应用。
16、有益效果
17、1.本专利技术以从土样中筛选出的酵母菌为材料，参考基因组序列信息并结合pcr扩增，成功获得角质酶基因序列。该基因全长(从起始密码子到终止密码子)为669bp，g+c含量为54.26％，编码222个氨基酸，n端前18个氨基酸为信号肽。
18、2.该角质酶基因表达的产物，在酶浓度为40μg/ml，底物浓度为8mg/ml，对包括pur泡沫，农用地膜pbat，可降解塑料pcl以及pu塑料合成寡聚物pba-pu等，均具有高效的降解能力。
19、3.本专利技术的塑料生物酶法解聚技术条件温和、过程高效、副产物少、绿色环保，是废弃塑料处置的理想手段，也是国内外研究热点。在废弃pur塑料和农用地膜处置及资源化利用方面具有重要的应用价值。
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1.一种角质酶基因，其特征在于该基因全长核苷酸序列为：SEQ ID NO.1。
2.权利要求1所述的角质酶基因编码的具有聚酯塑料降解能力的角质酶BaCut1，其特征在于氨基酸序列为：SEQ ID NO.2。
3.含权利要求1所述角质酶基因的重组质粒。
4.根据权利要求3所述的重组质粒，其特征在于所述的重组质粒是将权利要求1所述角质酶基因克隆到质粒pET29a或pEFαA中所得。
5.含权利要求1所述的角质酶基因或权利要求3或4所述的重组质粒的重组微生物。
6.根据权利要求5所述的重组微生物，其特征在于以大肠杆菌或酵母为宿主菌。
7.权利要求1所述角质酶基因、权利要求3或4所述的重组质粒、权利要求5所述的重组微生物在聚酯塑料生物降解中的基因工程应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于所述的聚酯塑料包括但不限于PUR泡沫、农用地膜PBAT、可降解塑料PCL、PL。
9.权利要求2所述的角质酶BaCut1在聚酯塑料生物降解中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征
...【技术特征摘要】
1.一种角质酶基因，其特征在于该基因全长核苷酸序列为：seq id no.1。
2.权利要求1所述的角质酶基因编码的具有聚酯塑料降解能力的角质酶bacut1，其特征在于氨基酸序列为：seq id no.2。
3.含权利要求1所述角质酶基因的重组质粒。
4.根据权利要求3所述的重组质粒，其特征在于所述的重组质粒是将权利要求1所述角质酶基因克隆到质粒pet29a或pefαa中所得。
5.含权利要求1所述的角质酶基因或权利要求3或4所述的重组质粒的重组微生物。
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔中利，李周坤，江志通，陈雪，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：
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