[發(fā)明專利]一種來(lái)源于教酒鏈霉菌(Streptomyces chartreusis)L1105的木聚糖酶基因及其木聚糖酶

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410752428.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105647944B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李秀婷;熊科;朱運(yùn)平;滕超;閆子祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工商大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/56
• 分類號(hào): C12N15/56;C12N9/42;C12N15/63;C12N1/21;C12N1/19;C12N1/15;C12R1/52
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本發(fā)明公開(kāi)了一種來(lái)源于教酒鏈霉菌(Streptomyces chartreusis L1105)的木聚糖酶Xyn A的基因，包括其核酸和蛋白質(zhì)/多肽序列。該基因編碼的木聚糖酶全長(zhǎng)共有1393個(gè)堿基對(duì)，G，C含量占68％，編碼460個(gè)氨基酸，分子量約為48.2kDa，等電點(diǎn)pI為9.04。含有一段信號(hào)肽序列。該酶具有F/10糖苷水解酶的典型結(jié)構(gòu)，能翻譯一段大小為10kDa的纖維素結(jié)合域(CBD)。DNS法測(cè)得該酶活為19.7±1.2U/mL。作為一種堿性的木聚糖酶，該酶及其作用產(chǎn)物具備在造紙工業(yè)，紡織工業(yè)，食品加工，生物能源，飼料工業(yè)，化妝品，醫(yī)藥，保健品，釀酒，農(nóng)作物生產(chǎn)，以及各類生物反應(yīng)器中的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種來(lái)源于教酒鏈霉菌(Streptomyces chartreusis L1105)的木聚糖酶基因及其產(chǎn)物木聚糖酶的應(yīng)用。

背景技術(shù)

木聚糖(xylan)是一種異質(zhì)多糖(heteropolysaeeharides)，是β-D-吡喃型木糖單元(xylopyranose units)通過(guò)β-1，4-糖苷鍵連接形成。植物半纖維素中含量最多的就是木聚糖，干重占植物細(xì)胞的15～35％。

木聚糖酶是糖苷水解酶的一種，包括β-1，4-內(nèi)切木聚糖酶(EC 3.2.1.8)，β-木糖苷酶(EC 3.2.1.37)，α-L-呋喃型阿拉伯糖苷酶(EC 3.2.1.55)，α-葡萄糖醛酸酶(Ee3.2.2.1)，乙酰木聚糖脂酶(EC 3.2.1.6)，酚酸脂酶。目前研究最多的木聚糖酶是β-1，4-內(nèi)切木聚糖酶，其水解大分子的主鏈，生成木寡糖和木糖，是木聚糖降解酶中的主力。

目前，木聚糖酶最主要的來(lái)源是由微生物生產(chǎn)，且同一種微生物可以產(chǎn)生不止一種木聚糖酶，不同的微生物產(chǎn)生的木聚糖酶之間也存在差異。

糖苷水解酶根據(jù)催化區(qū)的保守氨基酸和疏水區(qū)的不同分為58個(gè)族，大部分木聚糖酶屬于F/10或G/11族，其中F/10族的木聚糖分子量大多大于30kDa，結(jié)構(gòu)多樣，除了催化區(qū)域一般還含有多種非催化區(qū)域如纖維素結(jié)合域(CBD)等，能較快的水解木聚糖生成低聚木糖和木糖。G/11族木聚糖酶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水解木聚糖的速度慢，產(chǎn)物多為木寡糖。目前大部分傳統(tǒng)篩選方式得到的木聚糖酶多屬于G/11族。而F/10族的木聚糖不但能催化木聚糖水解，還能水解纖維素，具有纖維素酶活，稱之為交叉活性。

F/10族的木聚糖為多區(qū)域結(jié)構(gòu)除了含有催化區(qū)域以外還含有非催化結(jié)構(gòu)域，如纖維素結(jié)合域(CBD)，木聚糖結(jié)合域(Xylan-bingding Domain，XBD)等，通常，這些非催化結(jié)構(gòu)域并不能催化水解反應(yīng)，但是卻能影響與不溶性底物的反應(yīng)，能使木聚糖酶附著到纖維素上，主要是對(duì)不溶性底物的親和力產(chǎn)生變化，對(duì)酶活和其他酶學(xué)性質(zhì)如底物特異性沒(méi)有影響。

纖維素結(jié)構(gòu)域普遍存在于纖維素酶，半纖維素酶，木聚糖酶和其他水解酶中，目前經(jīng)過(guò)確定的CBD結(jié)構(gòu)已經(jīng)超過(guò)100種，根據(jù)氨基酸相似性，用疏水性聚類方法將CBD結(jié)構(gòu)分為10個(gè)家族。研究表明有些酶不只含有一個(gè)而是含有兩個(gè)甚至更多CBD結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)域共同作用于底物，使酶的親和性更好。有研究發(fā)現(xiàn)，將熱纖梭菌(Clostridium thermocellum)的CBD接到CD的N-端或C-端，對(duì)木聚糖的水解能力不變，說(shuō)明CBD的位置不影響對(duì)底物的附著。另外，CBD還與木聚糖酶的熱穩(wěn)定性有關(guān)，提高最適反應(yīng)溫度。

木聚糖廣泛的存在于自然界中，是植物半纖維素的重要組成部分，作為重要的可再生資源，能否有效的利用木聚糖具有巨大工業(yè)價(jià)值。木聚糖酶能專一的降解木聚糖，且安全高效，利用木聚糖酶降解木聚糖是目前利用這一資源的有效手段，受到廣泛的重視，稱為近年科研工作者的研究熱點(diǎn)。木聚糖酶在被廣泛的應(yīng)用到食品、飼料、紙漿助漂、醫(yī)藥、紡織、能源等行業(yè)中，并發(fā)揮重要作用。目前，木聚糖在食品中主要被應(yīng)用于焙烤工業(yè)，釀酒工業(yè)，低聚木糖生產(chǎn)等領(lǐng)域。