[发明专利]用于蛋白质分泌和木质纤维素降解的突变细胞

说明书

相关申请的交叉引用

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技术领域

本发明涉及用于产生蛋白质，比如纤维素酶，和用于降解木质纤维素类生物质的突变细胞。具体地，提供用于产生蛋白质，比如纤维素酶，的突变细胞和方法。

背景技术

木质纤维素类生物质是用于生物燃料生产的、丰富的和可再生的原料。然而，将不溶性的木质纤维素类生物质初始转化为可透过细胞的和便于发酵的糖在生物燃料生产过程中存在重大的技术挑战和主要瓶颈。因此，需要改善方法，解锁木质纤维素类生物质作为多用途能源的全部潜力，来克服该瓶颈。

生物质的自然降解是通过真菌微生物分泌的木质纤维素降解酶实现的。例如，在新近烧焦的植物中，经常发现野生的丝状真菌和实验室模型生物粗糙脉孢菌（N.crassa），其分泌纤维素酶，并由此引发植物细胞壁的解聚作用。基于它们在木质纤维素降解中的天然角色，丝状真菌及其木质纤维素降解酶作为生物技术生产过程中的生物质降解的催化剂具有很大的潜力。

但是，鉴于在丝状真菌中纤维素酶的分泌是通过不溶性植物细胞壁成分，如纤维素，半纤维素，和木聚糖有效诱导的，可溶性诱导剂是不太有效的。例如，纤维二糖，作为纤维素酶的主要的可溶性最终产品，能够在若干种丝状真菌，包括红褐肉座菌(Hypocrea jecorina)（里氏木霉（Trichoderma reesei）；T.reesei）和曲霉（黑曲霉，构巢曲霉，米曲霉）中诱导纤维素酶，但其诱导水平远低于纤维素本身。然而，不溶性诱导剂存在的一个问题是，纤维素酶能粘住不溶性诱导剂，导致分泌的酶活性的产量减少。

不溶性生物质的处理是异质加工并且进入生物质表面受真菌细胞的限制。因此，在丰富的真菌培养中，由于缺乏与产生诱导作用的植物表面的接触，大量的细胞将是自由浮动的，并且不分泌高水平的活化纤维素酶。为了在这种细胞悬浮液中优化蛋白质，包括纤维素酶，的生产并因此促进生物质的降解，需要这样的细胞系统：在用可溶性小分子，比如纤维糊精，诱导后，分泌高水平的活性蛋白。

发明内容

在此提供用于增加蛋白的分泌和用于木质纤维素类生物质的降解的突变细胞。也提供使用在此描述的突变细胞增加蛋白质的分泌和降解木质纤维素类生物质的方法。此外，本发明至少一部分是基于意外发现在丝状真菌，如粗糙脉孢菌中，突变型β-葡萄糖苷酶基因和/或分解代谢物阻遏基因cre-1，导致被纤维素类生物质，比如纤维二糖诱导时，增加蛋白质的分泌。不希望受限于理论，应该认为β-葡萄糖苷酶基因的活性和cre-1参与蛋白质的转录调控（图1）。

因此，本发明的一个方面提供一种增加来自细胞的蛋白质的分泌的方法，通过：（a）提供突变细胞，该突变细胞在两种或更多种β-葡萄糖苷酶基因中含有失活性突变；以及（b）将该突变细胞与纤维素类生物质接触，该纤维素类生物质诱导该突变细胞分泌蛋白质。在某些实施例中，该突变细胞在细胞的cre-1基因中进一步含有失活性突变。本发明的另一方面提供一种增加来自细胞的蛋白质的分泌的方法，通过：（a）提供突变细胞，该突变细胞在细胞的cre-1基因中含有失活性突变；以及（b）将该突变细胞与纤维素类生物质接触，该纤维素类生物质诱导该突变细胞分泌蛋白质。在某些实施例中，该突变细胞在两种或更多种β-葡萄糖苷酶基因中进一步含有失活性突变。在可以与之前的实施例结合的某些实施例中，该纤维素类生物质包括多糖，低聚糖，纤维素，微晶纤维素，纤维糊精，纤维二糖，纤维三糖，纤维四糖，纤维五糖，和纤维六糖中的一种或更多种。在可以与之前的实施例结合的某些实施例中，该纤维素类生物质包括纤维二糖。