[发明专利]一种α-环糊精葡萄糖基转移酶基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种从源自于浸麻类芽孢杆菌提取的α-环糊精葡萄糖基转移酶（CGTase）基因、编码酶、载体、工程菌及应用。

背景技术

环糊精葡萄糖基转移酶（EC2.4.1.19，CGTase）是糖基水解酶α-淀粉酶家族（家族13）的重要成员，它是一种关键的胞外表达酶，该酶能将淀粉或者淀粉衍生物通过环化反应生成环糊精（简称CGT）。根据D-呋喃葡萄糖单元个数，环糊精中最常用的有α-、β-、γ-环糊精三种，其对应的环糊精葡萄糖基转移酶也具有三类：α-、β-、γ-CGTases。

环糊精葡萄糖基转移酶是一种多功能型酶，它能催化四种不同的反应：三种转糖基反应（歧化反应、环化反应和偶合反应）和水解反应。环糊精葡萄糖基转移酶在表观上显示出外切型主要是由于采用低分子量或者高度支化的淀粉或者糊精作为底物，这些底物比高分子量的直链淀粉更容易发生反应。环糊精葡萄糖基转移酶通过环化反应利用淀粉生产环糊精，作为工业应用的基础，同时也会产生一定量的极限糊精，这种极限糊精可应用于造纸工业中的表面施胶和涂布，施胶或涂布液中加入极限糊精能显著改善纸张的书写性能。

产生环糊精葡萄糖基转移酶的微生物种类众多，现在工业上生产环糊精所使用的环糊精葡萄糖基转移酶是来自芽孢杆菌属,包括：1)好氧嗜温细菌，如P.macerans，B.megaterium，B.cereus，B.ohbensis，Klebsiella pneumoniae，K.oxytoca等；2)好氧嗜热细菌，如B.stearothermophilus等；3)厌氧嗜热细菌，如：T.thermosulfurigenes等；4)好氧嗜碱细菌，如：B.circulans，Bacillus sp.，B.clarkii等；5)好氧嗜盐细菌，如：B.halophilus等。环糊精的工业化生产均采用酶法合成,但由于野生菌株的产酶能力普遍较低，CGT的产量远不能满足环糊精工业化生产的要求，同时由于转化率低、提纯制备以及分离困难等原因导致环糊精生产成本太高,其应用受到了很大限制。为了有效降低环糊精的生产成本，大幅度提高CGT产量起着至关重要的作用。

由于环糊精分子具有独特的疏水空腔结构，能包含疏水性客体分子，从而改变客体分子的溶解度、稳定性等物理化学性质,因此在食品、医药、农业、纺织、环保、化妆品、生物技术和分析化学等领域具有广泛的应用。但是，CGT在E.coli中表达产物大多是以不溶性包涵体形式存在，而这种包涵体的活化需要复杂的过程,这些都不利于重组CGT的工业化生产。为了克服野生菌株较低CGT酶生产能力，有关CGT酶基因在大肠杆菌(Escherichia coli)中的表达成为当今研究的热点。因此,采用重组DNA技术生产CGT越来越得到重视，构建高效胞外表达的基因工程菌有着重要的意义。

发明内容

本发明提供一种α-环糊精葡萄糖基转移酶基因及其应用，目的是提供一种软化类芽孢杆菌(Paenibacillus macerans)JFB05-01的α-环糊精葡萄糖基转移酶（CGTase）基因、含有该基因的重组载体、该重组载体转化得到的重组基因工程菌，以及其在制备重组环糊精葡萄糖基转移酶中的应用，环糊精葡萄糖基转移酶制备环糊精的应用。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种来源于软化类芽孢杆菌(Paenibacillus macerans)的α-环糊精葡萄糖基转移酶基因，所述α-环糊精葡萄糖基转移酶基因的核苷酸序列为SEQ ID NO：1所示，该酶可催化从淀粉出发制备环糊精。

所述α-环糊精葡萄糖基转移酶基因可用于构建能够生物催化淀粉制备环糊精的基因工程菌，以提高环糊精的产量。

本发明提供一种由所述α-环糊精葡萄糖基转移酶基因编码的α-环糊精葡萄糖基转移酶。

所述SEQ ID NO：1所示核苷酸序列编码的氨基酸序列为SEQ ID NO：2所示。

任何对SEQ ID NO：2所示氨基酸序列中氨基酸进行缺失、插入或替换的处理获得的多肽片段或其变体，只要其与SEQ ID NO：2所示氨基酸序列具有95%以上同源性，均属于本发明的保护范围。

本发明涉及含所述α-环糊精葡萄糖基转移酶基因的重组载体，及用所述重组载体转化得到的重组基因工程菌。