[發明專利]編碼糖基水解酶家族5的內切葡聚糖酶基因Cel5A及其應用

有效

• 申請號: 201210418396.2
• 申請日: 2012-10-27
• 公開（公告）號: CN102888417A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 龐浩;黃日波;韋宇拓;杜麗琴;韋航;裴建新
• 申請（專利權）人: 廣西科學院
• 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所有限責任公司 45104
• 代理人: 黃永校

技術領域

本發明涉及一個編碼糖基水解酶家族5的內切葡聚糖酶基因，該基因編碼的蛋白質可用于降解纖維素。

背景技術

生物質能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能。每年，太陽輻射到地球表面的能量為2.6×10²¹千焦耳，這個能量大部分通過光合作用以碳源的形式儲藏起來。這個以碳源形式儲藏的能量大大超過了目前人類每年所消耗的2.1×10¹⁷千焦耳的能（Demain?A.L.，Newcomb?M.,Wu?J.H.,2005，Cellulase，clostridia，and?ethanol.Microbiol.Mol.Biol.Rev.，69（1）：124-154.）

纖維素是世界上儲量最大的生物質，占地球總生物量的40％。這么大的生物質來源，可以提供取之不盡的能源供應（Lin?Y.,and?S.Tanaka,2006,Ethanol?fermentation?from?biomass?resources:current?state?and?prospects.Appl.Microbiol.Biotechnol.,69(3):627-642.）。而且纖維素是一種廉價的可再生自然資源，每年通過光合作用產生的纖維素高達1.55×10⁹噸，其中有近80％沒有被人類所利用。因此纖維素的利用與轉化對于解決世界能源危機、糧食和飼料短缺、環境污染等問題具有重要意義。纖維素是由吡喃型-D-葡萄糖通過β-1,4糖苷鍵連接而成的多聚物，一般由7,000－15,000個葡萄糖組成。

利用纖維素酶降解纖維素轉化生產的燃料酒精代替石油作為能源可解決世界面臨的能源危機，是可持續發展的戰略(Mielenz?J.2001,Ethanol?production?from?biomass:technology?and?commercialization?status.Current?Opinion?in?Biotechnology,4:324-329.)。這是備受世界關注的問題。

纖維素的生物降解涉及到一組復合的纖維素酶系，酶系由三種作用方式不同但相互協同作用的酶組成：①內切葡聚糖酶(endo-1,4-β-D-glucanase,EC3.2.1.4)，這類酶作用于纖維素分子內部的非結晶區，隨機水解β-1,4-糖苷鍵，產生大量的短纖維素鏈。這些纖維素鏈產生了新的末端;②外切葡聚糖酶(exo-1,4-β-D-glucanase,EC3.2.1.91)，這類酶作用于纖維素鏈的末端，水解β-1,4糖苷鍵，每次從鏈上切下一個纖維二糖分子；③β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,EC3.2.1.21)，這類酶將纖維二糖水解成葡萄糖分子，以消除二糖的底物抑制作用。在三類纖維素酶的協同作用下才能降解纖維素（Zverlov?V．V．,G．?A.Velikodvorskaya,and?W．?H.Schwarz,2002,A?newly?described?cellulosomal?cellobiohydrolase,CelO,from?Clostridium?thermocellum:investigation?of?the?exo-mode?of?hydrolysis,and?binding?capacity?to?crystalline?cellulose.Microbiology,148(1):247-255.）。其中內切葡聚糖酶優先作用于無定形纖維素，切割β-1，4主鍵，進而由外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶完成徹底降解（Glazer?A.N.，Nikaido?H.,Microbial?Biotechnology.New?York:W.?H.Freeman?and?Company，1995.）。