[发明专利]嗜热内切木聚糖酶基因工程菌的构建及其酶的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术，具体涉及一种嗜热内切木聚糖酶基因工程菌的构建、利用该工程菌制备的嗜热内切木聚糖酶及该酶在工业中的应用。 

背景技术

木聚糖是植物细胞壁半纤维素的重要组成部分，它是仅次于纤维素、自然界中含量第二丰富的多聚糖，几乎占地球可再生碳源的三分之一(Collins et.al.FEMSMicrobiology Reviews.2005，29：3-23)。木聚糖来源广泛，可由林业、农业、木材加工以及造纸等工业的副产品获得，其主链主要是由木聚糖残基以β-1，4-糖苷键构成。而根据来源的不同，木聚糖的侧链可以被阿拉伯糖、葡聚糖醛酸、乙酰基等残基取代，由于成份复杂，木聚糖需要在包括木聚糖酶、D-木糖苷酶、葡萄糖醛酸酶以及α-L-阿拉伯呋喃糖酶等的共同作用下才能够被彻底降解。 

β-1，4-内切木聚糖酶(Endo-β-1，4-xylanase，EC 3.2.1.8)主要从主链内部作用于木糖苷键，能够专一降解木聚糖为低聚木糖和木糖，是木聚糖降解过程中最重要的酶之一(Kulkami N，Shendye A，Rao M.Molecular and biotechnological aspects of xylanases[J].FEMS Microbiol.Rev.1999，23(4)：411-456)。能够产生木聚糖酶的微生物有很多，包括丝状真菌、细菌、放线菌等。微生物中木聚糖酶由于来源菌株不同而导致其理化性质和分子量不尽相同，其分子量从7.7到150kDa都有分布，绝大多数在20-40kDa之间，最适pH值在2-11都有分布。根据木聚糖酶催化区域的结构和性质分析，可将其分为不同的家族，其中糖苷水解酶以第10家族和第11家族居多(Kulkami N，Shendye A，Rao M.Molecular and biotechnological aspects of xylanases[J].FEMS Microbiol.Rev.1999，23(4)：441-456)。在过去20年中，有大量的木聚糖酶被分离纯化出来，它们的基因已经被克隆，并在大肠杆菌、酿酒酵母、毕赤酵母等系统中进行了表达。当前，木聚糖酶在造纸、食品、饲料、纺织和能源等工业领域都有着广泛的应用前景，但能够应用于工业生产的天然木聚糖酶却很 少，工业用酶要求有较高的酶活性，良好的pH稳定性及热稳定性。如在食品加工过程中，高温易造成酶失活，因此耐高温的酶有更好的应用前景(Beg QK，Kapoor M，Mahajan L，et al.Microbial xylanases and their industrial applications：a review[J].Appl Microbiol.Biotechnol.2001，56(3-4)：326-338)。到目前为止，国内有关木聚糖酶产生菌的报道较多，其中以真菌(如黑曲霉)的研究居多，而细菌类研究偏少。但较真菌所产木聚糖酶而言，细菌木聚糖酶有更好的热稳定性，具有更广泛的工业应用前景，并受到学术界的普遍关注(Badal C.Hemicellulose bioconversion[J].J Ind Microbiol Biotechnol，2003，30：279-291)。 

木聚糖酶产生菌株热解纤维素菌(Caldicellulosiruptor bescii DSM 6725)在70-75℃的高温下可以正常生长，所以我们推断它所产生的木聚糖酶具有良好的热稳定性，非常适合工业化生产以及食品应用，通过序列比对发现，它与其它已研究的木聚糖酶基因序列具有较低的同源性，我们希望通过此研究来发掘性质优良的新型木聚糖酶源。 

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能高效应用的高比活嗜热内切木聚糖酶； 

本发明的目的之二是提供编码上述高比活嗜热内切木聚糖酶的基因； 

本发明的目的之三是提供包含上述嗜热内切木聚糖酶的基因的重组载体； 

本发明的目的之四是提供包含上述嗜热内切木聚糖酶的基因的重组菌株； 

本发明的目的之五是提供一种嗜热内切木聚糖酶的基因工程菌的构建方法。 

本发明的目的之六是提供上述高比活嗜热内切木聚糖酶的应用。 

本发明的嗜热内切木聚糖酶的基因工程菌已于2011年10月31日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称CGMCC，地址：中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所。保藏编号为CGMCC No.5420。其分类命名为：大肠埃希氏菌，拉丁名：Escherichia coli。