[發(fā)明專利]一種編碼β-葡萄糖苷酶的基因及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010101211.6
• 申請日: 2010-01-26
• 公開（公告）號: CN101880680A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申佩弘;武波;楊霞;蔣承建;李俊芳;沈建濤
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: C12N15/56
• 分類號: C12N15/56;C12N9/42;C12N15/63;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C12N5/10;C12P19/14
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 45104
• 代理人: 黃永校

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種編碼β-葡萄糖苷酶的基因，特別是涉及克隆自厭氧菌株Clostridium.sp?WGC702的一種新的編碼β-葡萄糖苷酶的基因，該基因編碼的蛋白質(zhì)可用于纖維素的降解。

背景技術(shù)

纖維素酶是一種多組分的酶系，此酶指的是能降解纖維素β-1，4-葡萄糖苷鍵的一類酶的總稱，因此，纖維素酶又有纖維素酶復(fù)合物之稱，是一個有多種水解酶組成的復(fù)雜酶系，主要來自真菌和細菌(高鳳菊，李春香，真菌和細菌纖維素酶的研究進展，唐山師范學(xué)報)。在細菌的大部分屬中都有菌株能降解利用纖維素，從生理學(xué)特性上它們可分為三個類群：厭氧發(fā)酵型，通常是革蘭氏陽性菌、好氧型革蘭氏陽性菌、好氧滑動型菌株(Lynd?L?R，Weimer?P?J，ZylW.H.V，et?al.Microbial?cellulose?utilization：fundamentals?andbiotechnology.Microbiology?and?Molecular?Biology?Reviews，2002，66(3).506-557)。能降解天然纖維素的纖維素酶都是復(fù)雜的多酶體系，高效分解纖維素需要三種酶的協(xié)同作用：①內(nèi)切葡聚糖酶(endo-1，4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4，簡稱EG)作用于纖維素分子內(nèi)部的非結(jié)晶區(qū)，隨即水解β-1，4-糖苷鍵，將纖維素分子截短，產(chǎn)生大量帶非還原性末端的小分子纖維素；②外切葡聚糖纖維二糖水解酶(exo-1，4-β-D-glucanase，EC3.2.1.91)又稱纖維二糖水解酶(cellobiohydrolase，簡稱CBH)，它含有兩種組分：CBH?I和CBH?II，作用于纖維素線狀分子末端，水解β-1，4-糖苷鍵，每次切下一個纖維二糖分子；③β-葡萄糖苷酶(β-1，4-glucosidase，EC3.2.1.21，簡稱BG)，這類酶將纖維二糖水解成葡萄糖分子(Tomme?P，Warrenraj，Gilkes?N?R.Cellulosehydrolysis?by?bacteria?and?fungi.Adv?Microbiol?Physiol，，1995，37.1-81)。

好氧細菌的三種纖維素酶是以各自獨立的形式分泌到細胞外來水解纖維素的，而厭氧細菌的三種纖維素則聯(lián)合形成一種纖維小體，結(jié)合在細胞壁上對纖維素進行降解(Lynd?L?R，Weimer?P?J，Zyl?W.H.V，et?al.Microbial?cellulose?utilization：fundamentals?and?biotechnology.Microbiology?and?Molecular?Biology?Reviews，2002，66(3).506-557)。

β-葡萄糖苷酶是纖維素酶系中的一種，是纖維素降解的限速酶。β-葡萄糖苷酶屬于水解酶類，廣泛存在于自然界的各種生物體中，從細菌到植物、動物都含有該酶，而且在其中行駛著不同的功能。在微生物(酵母、曲霉菌、木霉菌屬及細菌)細胞內(nèi)，它主要被作為纖維素酶的一種，水解結(jié)合于末端、非還原性的β-D-糖苷鍵，同時釋放β-D-葡萄糖和相應(yīng)的配基(王華夫、游小青，茶葉中β-葡萄糖苷酶活性的測定[J].中國茶葉，1996(3).16-17)。在纖維素的糖化作用中，β-葡萄糖苷酶功能是將纖維素二糖和纖維素寡糖水解成葡萄糖。β-葡萄糖苷酶的水解和糖化作用都能在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。但在纖維素組分中，β-葡萄糖苷酶含量少、活力低，成為纖維素降解的瓶頸(邵金輝，韓金祥，朱有名、吳圍屏、吳堅美，β-葡萄糖苷酶在工農(nóng)醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用.生物化學(xué)，2005，25(1).22-24)。同時BGL在纖維素酶制劑中，酶蛋白含量最少，只占1％左右。

β-葡萄糖苷酶一個主要的應(yīng)用就是用于纖維素降解。纖維素是葡萄糖以1，4糖苷鍵結(jié)合的聚合物，為細胞壁的構(gòu)成成分，占植物干重的1/2-1/3，全球一年內(nèi)由光合作用產(chǎn)生的纖維素達1000億噸，是最豐富的可再生資源(潘利華，羅建平，β-葡萄糖苷酶的研究及應(yīng)用進展，食品科學(xué)，2006，27(12).803-806)。要是能將纖維素應(yīng)用于發(fā)酵食品工業(yè)原料，可以使我們擺脫了對谷物糧食的絕對依賴，緩解世界能源緊缺(許晶，、張永忠、孫艷梅，β-葡萄糖苷酶的研究進展，食品研究與開發(fā)，2005，26(6).183-186)。通過基因重組技術(shù)構(gòu)建工程菌，分泌表達高活性β-葡萄糖苷酶對纖維素的有效降解具有重要的意義。