[发明专利]新型嵌合α-淀粉酶变体

说明书

交叉引用

本申请要求2008年4月30日提交的美国专利申请序列号No.61/126,066的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请主要涉及用于工业过程的α-淀粉酶，例如用于液化、烘焙和清洗应用。更具体地说，本申请涉及在高温应用中活性改善和/或提供改善的淀粉降解性能的嵌合α-淀粉酶。

背景技术

对于许多使用淀粉的工业过程，希望具有可在高温下起作用以快速分解淀粉从而降低粘度的淀粉分解酶。这种酶的实例是本领域中已知的。例如，来自地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)或嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)的α-淀粉酶，分别为AmyL和AmyS，其利于在高温下淀粉的液化。在不加入钙的情况下，AmyL以及AmyL的变体具有比AmyS淀粉酶更高的热稳定性，因此优选用于葡萄糖和果糖的生产(例如HFCS)。AmyS以及AmyS的变体在乙醇产生过程中是优选的，因为它们在高温下具有比AmyL或其变体更高的对玉米淀粉的比活。因此，AmyS具有更快速的底物粘度降低初始速度，其在淀粉液化过程中是非常想要的属性。但是，AmyS具有不希望的特性，其催化活性导致在过程结束时比AmyL或其变体高的最终粘度。更高的最终粘度可能是低热稳定性的结果，即AmyS更快被液化过程的高温仅仅简单失活。

已经研究了增加酶热稳定性的方法。通过缺失AmyL序列中不存在的两个氨基酸R176-Gly177(相对于AmyQ的氨基酸序列计数)增加AmyQ(解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens)淀粉酶)的热稳定性，如Suzuki等人(1989)(J.Biol.Chem.264：18933)所示。可通过缺失来自环(F178至A184)的两个氨基酸R179-G180(AmyS计数)增加AmyS类型淀粉酶的热稳定性，如Igarashi等人1998(Biochem.Biophys.Res.Comm.248：772)所示。但是，具有此缺失的突变AmyS酶具有比亲代酶低的高温下玉米淀粉水解比活，使得AmyS淀粉酶的主要优点之一不再存在，如Shiau等人(2003)(Appl.Environ.Micro.69：2383)所示。

如上所述，本领域中已知，在不加入钙的情况下，野生型AmyL淀粉酶比AmyS淀粉酶热稳定性更好。本领域中还已知，AmyQ，来自解淀粉芽孢杆菌的与AmyS和AmyL均高度同源的α-淀粉酶，比AmyS或AmyL热稳定性的差。Suzuki等人(1989)证明了，对于AmyL-AmyQ来源的杂化物，需要AmyL酶的N端部分以获得高稳定性。

发明内容

本文提供了优选由AmyL和AmySα-淀粉酶制成的嵌合多肽。该新嵌合淀粉酶是有用的，因为单个酶提供了比AmyL类型淀粉酶中可见的相对更高的热稳定性，以及比AmyS类型淀粉酶中可见的相对更高的比活。

因此，本文提供了改进的淀粉酶，其提供了改变的性能特征，例如在液化的高温条件下降低粘度的能力方面。如一般由AmyS类型淀粉酶观察到的，该嵌合淀粉酶显示比活提高或者提供淀粉液化中峰值粘度快速降低的能力。另外，嵌合α-淀粉酶具有良好的热稳定性，因此可提供如通常在AmyL类型酶中所见的低最终粘度。本文提供了热稳定性提高的多肽、比活增加的热稳定淀粉酶以及包含该多肽和酶的组合物，和使用该新型酶或组合物的方法。本文还提供了编码该嵌合酶的核酸，包括表达载体，以及表达该嵌合淀粉酶的宿主细胞。

嵌合α-淀粉酶提供了以下益处，单个嵌合酶可提供两个独立的酶中所提供的许多优点。本文所述的嵌合淀粉酶的利用可为制造商带来生产利益，并且为最终用户和制造商都带来经济效益。

嵌合α-淀粉酶特别可用于乙醇生产过程以及其他高温下的淀粉降解过程，例如糖浆生产或者发酵的液化过程、清洗应用(例如清洗、洗涤)、烘焙或者纺织材料的脱浆。该酶是相对热稳定的，并且在pH条件、钙离子浓度和氧化还原条件的大范围内具有良好的活性。