[發(fā)明專利]一種堿性木聚糖酶及其編碼基因與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810098175.9
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108192903B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉森林;周鵬;陳偉釗
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: C12N15/56
• 分類號: C12N15/56;C12N9/24;C12N15/70;C12N1/21;D21C5/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;崔紅麗

本發(fā)明公開一種堿性木聚糖酶及其編碼基因與應(yīng)用，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。該WMN?3基因序列為一個完整的開放閱讀框(ORF)，該開放閱讀框以起始密碼子ATG開始而以終止密碼子TAA結(jié)束，共包括1476個核苷酸，其核苷酸序列如SEQ ID No：1所示。上述堿性木聚糖酶WMN?3基因編碼的蛋白質(zhì)，其氨基酸序列如SEQ ID No：2所示。本發(fā)明還公開了上述堿性木聚糖酶WMN?3在造紙等工業(yè)中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種堿性木聚糖酶及其編碼基因與應(yīng)用。

背景技術(shù)

木聚糖是以木吡喃糖為單位的由β-1,4鍵連接的半纖維素，富含于闊葉樹和大多數(shù)一年生植物體內(nèi)。而半纖維素在自然界中含量占生物量的30％，僅次于纖維素。

木聚糖酶是將木聚糖催化水解成低聚木糖或木寡糖的酶系總稱，包括多種木聚糖內(nèi)切酶和外切酶，廣泛分布于細(xì)菌、真菌、酵母、放線菌、反芻動物瘤胃、蝸牛、甲殼動物、陸地植物組織和各種無脊椎動物中，其中細(xì)菌來源的中性或堿性木聚糖酶具有較高的耐堿性和熱穩(wěn)定性。木聚糖酶具有廣泛的應(yīng)用，在造紙工業(yè)中，可應(yīng)用于紙漿漂白、廢紙脫墨；在飼料行業(yè)中，木聚糖酶可降低小麥型日糧水溶性木聚糖導(dǎo)致的食糜黏性增高，從而提高消化酶對底物的作用效率，同時木聚糖酶可作用于不溶性非淀粉多糖，破碎植物細(xì)胞壁，并釋放出營養(yǎng)物質(zhì)；在釀酒和食品行業(yè)中應(yīng)用也非常廣泛，如木聚糖酶添加到面粉中，可以改善面團(tuán)的持水性、穩(wěn)定性和對過度發(fā)酵的耐受性，提高入爐急漲性能，增大烘烤后面包的體積，改善面包心質(zhì)地，降低面包的老化速率，延長貨架壽命。

根據(jù)催化域氨基酸序列及結(jié)構(gòu)的相似性，木聚糖酶多被劃分為糖苷水解酶10家族或第11家族。另外，第5家族、第7家族、第8家族或第43家族的木聚糖酶也有報道。大部分木聚糖酶屬于F/10和G/11兩大家族。G/11木聚糖酶多為單結(jié)構(gòu)域，相對分子質(zhì)量較小，催化產(chǎn)物中寡聚糖較多，而單糖較少，酶的最適作用溫度為50～60℃，酶的空間結(jié)構(gòu)呈“右手半握狀”。F/10木聚糖酶則含有較多結(jié)構(gòu)域，不僅具有催化結(jié)構(gòu)域，而且還有纖維素結(jié)合結(jié)構(gòu)域(Cellulose Binding Domain:CBD)，相對分子質(zhì)量較大，催化產(chǎn)物中單糖較多，最適作用溫度為60～80℃，酶的空間結(jié)構(gòu)呈“碗狀”。與G/11家族相比，F(xiàn)/10家族木聚糖酶在耐高溫、耐酸和耐堿等方面更具優(yōu)越性。在密碼子偏好性方面，F(xiàn)/10木聚糖酶基因的密碼子以“A”堿基為主，而G/11家族以“G/C”堿基為主。目前，工業(yè)上直接利用木聚糖酶還存在一些問題：穩(wěn)定性差、底物特異性低、使用壽命短和成本高等。作為一種微生物制劑，木聚糖酶對溫度、濕度和酸堿度都有一定的要求。為了適應(yīng)不同飼料加工工藝及應(yīng)用的需要，常需篩選耐高溫的菌種，或采用基因工程及蛋白質(zhì)工程手段改造木聚糖酶的屬性，以滿足各種因素對木聚糖酶的要求。現(xiàn)階段生產(chǎn)的木聚糖酶均為真菌來源的木聚糖酶，這些酶的最適作用pH值普遍小于5.5。此外，木聚糖酶特異性低，直接利用效果較差，因此還應(yīng)深入研究底物種類及質(zhì)量濃度與木聚糖酶用量的關(guān)系，探討不同酶制劑間的配伍效果，提高木聚糖酶的底物特異性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種堿性木聚糖酶WMN-3基因的核苷酸序列及其氨基酸序列。本發(fā)明根據(jù)木聚糖酶保守序列設(shè)計簡并引物，用PCR的方法成功克隆出堿性木聚糖酶的酶基因。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種含有上述WMN-3基因的表達(dá)載體。

本發(fā)明的另一目的在于提供含有上述WMN-3基因的大腸桿菌菌株。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述重組堿性木聚糖酶WMN-3的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種堿性木聚糖酶WMN-3基因，所述WMN-3基因的核苷酸序列如SEQ ID No：1所示。