[發明專利]一種纖維素酶及其應用

有效

• 申請號: 202011475330.8
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112501148B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 謝海龍;韓曉亮;王雪婷;劉源;呂晨
• 申請（專利權）人: 黑龍江中醫藥大學
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42;C12N15/56;C12N15/70;C12N1/21;C12R1/19
• 代理公司: 北京中和立達知識產權代理事務所(普通合伙) 11756
• 代理人: 楊磊

本發明提供了一種來源于產胡蘿卜素微桿菌(Microbacterium kitamiense)的纖維素酶及其突變體，所述纖維素酶突變體能夠在85℃的環境中高效降解纖維素底物，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種纖維素酶及其突變體，更為具體地，本發明涉及一種來源于產胡蘿卜素微桿菌(Microbacterium kitamiense)的纖維素酶、其耐熱突變體及其應用。

背景技術

將豐富的、可再生的纖維素資源轉化為燃料和其它工業產品，對于社會的可持續發展意義巨大。纖維素可以轉化成葡萄糖或者其他可發酵糖，進而轉化成生物燃料或其他產品。纖維素可以在酶的催化作用下被分解，其中參與催化的水解酶可以被稱作纖維素酶(cellulase)。纖維素酶是纖維素轉化過程中的關鍵因素之一，而纖維素的徹底轉化需要多種纖維素酶的參與，常常是復合物體系，又被稱為纖維素酶系。纖維素酶屬于糖苷水解酶(glycoside hydrolase，簡稱為GH)，可以水解β-1,4-葡萄糖苷鍵，即纖維素分子中連接葡萄糖單位的化學鍵。纖維素酶的作用底物主要是纖維素、纖維素衍生物、纖維素糊精、纖維寡糖等，但一些纖維素酶也可以水解其他一些化合物，例如水解一些半纖維素成分；另外，有其他酶類(以糖苷水解酶為主)，例如一些木聚糖酶(xylanase)也可以部分水解纖維素。其中，嗜熱纖維素酶在高溫環境下有著獨特的穩定性和高活力，因而具有無以比擬的優勢。

纖維素酶存在廣泛，主要來源有細菌、真菌和原生動物。微生物產生的纖維素酶對纖維素的降解，促進了植物等生物體的分解轉化，是自然界中碳循環的主要組成部分。大多數動物自身不能產生纖維素酶，不能消化纖維素，但一些動物的消化道內存在的共生微生物可以產生纖維素酶，例如反芻動物(牛、羊、駱駝等等)，有一個瘤胃結構，瘤胃中的微生物可以分泌纖維素酶，幫助反芻動物消化纖維素類的食物。植物可以產生纖維素酶，對自身的纖維素進行適當的加工，在發育的不同階段和不同部位產生纖維素酶，起到調節作用。

但目前市售的纖維素酶種類較少，且普遍存在催化效率不高、溫度耐受范圍窄、高溫下酶活損失快等缺點，因此開發在高溫下依然具備高效酶活的纖維素酶是工業生產的急切需求。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供如下的技術方案：

在一方面，本發明提供一種來自microbacteriumkitamiense的纖維素酶MkCel2，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；

在另一方面，本發明提供MkCel2的突變體，與野生型MkCel2相比，MkCel2的突變體存在第72和128位置的突變，更為具體地，所述突變為MkCel2/Y72A和/或MkCel2/Y128G，更進一步地，所述突變體具有改善的熱穩定性。

在另一方面，本發明提供含有編碼上述纖維素酶的核苷酸序列的重組表達載體。

在另一方面，本發明提供上述重組表達載體的重組宿主細胞，所述重組宿主細胞優選為大腸桿菌。

在另一方面，本發明還提供一種制備纖維素酶的方法，所述方法包括以下步驟：(1)、用含有野生型或突變體的纖維素酶的編碼基因的重組表達載體轉化宿主細胞，獲得重組菌株；(2)、培養重組菌株，誘導所述纖維素酶表達；(3)、回收并純化所表達的纖維素酶。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為MkCel2在CMC培養基上形成的透明水解圈；

圖2為MkCel2熱穩定性檢測結果圖；

圖3為MkCel2最適pH值檢測結果圖；

圖4為MkCel2/Y128G突變型酶熱穩定性檢測結果圖；