[發明專利]一種α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶，編碼基因及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201310285579.6
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103409393A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 呂紅;周峻崗;夏婷穎
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42;C12N15/56;C12N15/63;C12P19/14
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬生物工程技術領域，具體涉及一種糖基水解酶（Glycosyl?Hydrolase，GH）43家族α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶，編碼基因及其制備方法和應用。

背景技術

半纖維素是植物細胞壁的主要成分之一，較集中于初級和次級細胞中，起著粘合劑的作用，把木質素和纖維素緊密結合在一起，來增強細胞壁的強度（孫遜等，微生物學，1997）。它在雙子葉植物中的含量為20%-30%，在單子葉植物某些組織中的含量高達50%?,?而且在特定的生物能源作物（如芒草、廢秸稈、高粱）的含量約為25%（D?Jordan等，Biochem?J.，2012）。近年來，隨著能源問題的日益突出，半纖維素逐漸被認為是地球上最豐富、最廉價的可再生資源之一。

與纖維素（β-1,?4-葡聚糖主鏈）相比，半纖維素的結構與組成十分復雜，含有大量的側鏈。木聚糖是其中的主要成分，其主鏈是D-吡喃木糖通過β-1,4?糖苷鍵連接形成，側鏈上連接有阿拉伯糖、葡萄糖醛酸、阿魏酸酯基、乙酰基等不同的取代基（Harivony?Rakotoarivonina等，Microbial?Cell?Factories，2012）。而且，不同來源的木聚糖組成成分也不同，如樺木木聚糖中含有木糖（89.3%），阿拉伯糖（1%），葡萄糖（1.4%），糖醛酸8.3%（F?Kormelink等，Appl?Microbiol?Biotechnol，1993）；水稻米糠木聚糖中含有木聚（46%），阿拉伯糖（44.9%），半乳糖（6.1%），葡萄糖（1.9%），和糖醛酸（1.1%）（Naoto?Shibuya等，Phytochemistry，?1985）；小麥阿拉伯木聚糖中含有木糖（65.8%），阿拉伯糖（33.5%），甘露糖（0.1%），半乳糖（0.1%），和葡萄糖（0.3%）（Gruppen等，Carbohydrate?Research，1992）。

木聚糖的完全水解需要多種酶的共同作用，它包括β-1,4-內切木聚糖酶（Endo?β-1,4-xylanase，EC?3.2.1.8）、β-木糖苷酶（β-1,4-xylosidase，EC?3.2.1.37），α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（α-L-arabinofuranosidase，EC?3.2.1.55），α-D-葡萄糖醛酸酶（α-D-glucuronidase，EC?3.2.1.139）等。α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（E.C.?3.2.1.55）是其中最重要的輔助酶（Dumbrepatil等，J.?Microbiol.?Biotechnol.，2012）。它可以催化水解以α-1,3、α-1,2或α-1,5鍵連在木糖主鏈上的阿拉伯糖單體或低聚體側枝。研究表明，α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶與木聚糖酶和木糖苷酶等存在協同作用能促進木聚糖的降解。有些木聚糖主鏈在側鏈沒有降解前，其糖苷鍵無法被木聚糖酶完全水解。另一方面，一些只能降解側鏈的輔助酶，需要在木聚糖主鏈部分水解后才能發揮作用(badal?C.saha等，Biotechnol?Adv，2000)。

α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶是很有潛力的工具酶，廣泛應用于工業農業的生產過程中，包括協同木質纖維素的生物轉化，生產L-阿拉伯糖，改善葡萄酒和酒精飲料風味，延長面包老化時間，提高飼料利用率，促進紙漿的漂白、啤酒和果汁的澄清等（Mondher?Th.?Numan等，J?Ind?Microbiol?Biotechnol，2006；A.K.M.?Shofiqur?Rahman等，Can.?J.?Microbiol，2003）。因此，α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶受到越來越多的關注。

?瘤胃是迄今為止世界上對木質纖維素降解效率最高的天然體系之一，瘤胃微生物主要包括細菌、古細菌、真菌、原生動物，對木質纖維素降解起主要作用的是細菌（An等，Ecology?environmental?microbiology，2005）。瘤胃微生物數量巨大且種類繁多，且80%以上都是未培養的（Jaime?A.?Rosero等，Folia?Microbiol，2012）。如何挖掘和利用瘤胃未培養微生物基因資源特別是木質纖維素酶基因資源已成為了研究的熱點。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種新型α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶RuAra1及其編碼基因。

本發明的第二個目的是提供一種制備新型α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶RuAra1的方法。

本發明的第三個目的是提供新型α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶RuAra1在半纖維素降解中的應用。