[发明专利]一种β-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶突变体及应用

说明书

本发明公开了一种组合物，其含有一种酶，该酶具有葡萄糖苷酶的活性，在纤维素降解中提供降解的功能，该酶为如下(a)或(b)的蛋白质：(a)其氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示，(b)在(a)中的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有葡萄糖苷酶活性的由(a)衍生的蛋白质。编码酶的DNA分子。重组载体，其含有DNA分子和与其连接的用于表达的调节序列。宿主细胞，其含有DNA分子或重组载体。本发明的氨基酸序列SEQ ID NO：2、3和4所示的β‑葡萄糖苷酶突变体，与野生型β‑葡萄糖苷酶相比，热稳定性提高，在酶系复配中能够提高复配酶液整体水解率。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种β-葡萄糖苷酶，和通过基因定点突变的方法获得β-葡萄糖苷酶的突变体和一些耐热性提高的β-葡萄糖苷酶的突变体，以及β-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶突变体的在纤维素降解中的应用。

背景技术

由于能源危机日益严重，可再生且环保效果显著的木质纤维素糖化工艺越来越受到人们的关注。利用纤维素酶降解木质纤维素产生葡萄糖，进而发酵生产包括乙醇在内的生物基产品对社会经济发展具有重要的现实意义。然而，由于纤维素酶降解天然纤维素底物的效率低，成本高，因此由纤维素转化为生物燃料的过程依然具有很大挑战性。同时，由于底物的特异性，以及纤维素酶发酵液酶系的不平衡限制了其应用。在纤维素降解过程中，纤维素酶的水解效率是纤维素转化为葡萄糖的一个瓶颈。

发明内容

本发明提供一种β-葡萄糖苷酶，本发明的β-葡萄糖苷酶具有葡萄糖苷酶的活性，所述葡萄糖苷酶的活性在纤维素降解中提供降解的功能，能用于降解纤维素。

同时，为了提高β-葡萄糖苷酶的耐热性，本发明对野生型β-葡萄糖苷酶突变体进行了突变，得到了几种耐热性显著提高的β-葡萄糖苷酶的突变体。

本发明提供的技术方案为：

一种组合物，其含有一种酶，所述酶具有葡萄糖苷酶的活性，所述葡萄糖苷酶的活性在纤维素降解中提供降解的功能，所述酶为如下(a)或(b)的蛋白质：

(a)其氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示，

(b)在(a)中的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有葡萄糖苷酶活性的由(a)衍生的蛋白质。该由(a)衍生的蛋白质的氨基酸的序列选自：SEQ ID NO:2、3和4。

目前有一株经过诱变育种筛选到的能大量高产β-葡萄糖苷酶的桧状青霉(Penicillium piceum)H16，桧状青霉(Penicillium piceum)H16的保藏号为CGMCCNo.8339，保藏时间为：2013年10月15日，保藏单位地址为：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，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)。本发明的申请人首先将桧状青霉(Penicillium piceum)H16的全基因组测序，通过生物信息学方法以所有霉菌属产生的β-葡萄糖苷酶蛋白序列建库，利用blastx在桧状青霉全基因组中进行搜索，并进行归类最终得到表达量最高的胞外分泌β-葡萄糖苷酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示。如SEQ ID NO:1所示的β-葡萄糖苷酶的表达量最高，且活性达到20IU/mL以上。高表达量、高活力的β-葡萄糖苷酶可用于酶系复配中，平衡水解酶系，提高转化效率。

本发明提供的所述酶与其他用于降解纤维素比如β-1，4-葡萄糖酶、外切葡聚糖酶的酶共同作用，用于降解纤维素。本发明提供的酶也可单独用于降解纤维二糖。

优选的是，所述的组合物中，所述酶为SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列的第335位的天冬酰胺、第341位的谷氨酰胺和第343位的丝氨酸均被取代为色氨酸(N335W、Q341W和S343W)，其氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示。