[发明专利]一种岩藻多糖酶编码基因及酶的制备与应用

说明书

本发明公开了一种来源于蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)的岩藻多糖酶基因及其酶的制备方法与应用，即利用基因工程的技术方法，将该岩藻多糖酶的基因克隆到大肠杆菌表达载体上，获得可异源表达该酶的大肠杆菌重组菌株，该菌株异源表达制备的岩藻多糖酶，能高效降解岩藻多糖。本发明提供的岩藻多糖酶可广泛应用于农业、食品、饲料添加剂、医药及低分子量岩藻多糖的制备等领域。

技术领域

本发明涉及一种岩藻多糖酶的基因序列及其制备方法和应用。本发明提供了该岩藻多糖酶的重组质粒和重组基因工程菌株及其在多糖降解方面的应用。本发明提供的岩藻多糖酶可广泛应用于农业、食品、饲料添加、医药及低聚岩藻多糖的制备等领域。

背景技术

岩藻多糖(fucoidan)，又称岩藻聚糖硫酸酯，是一种高分子量的杂多糖，通常存在于褐藻和一些棘皮动物中。岩藻多糖主要以L-岩藻糖和硫酸基团组成，并含有其他单糖组分和不同比例的糖醛酸。岩藻多糖是一种独特的活性多糖，是当今海洋药物研发的主攻热点之一。它具有多种生理活性，经研究发现岩藻多糖的多种生理活性与其分子量和硫酸根的含量及位置有重要关系。虽然岩藻多糖是一种水溶性多糖，但是其高分子量使得其在各方面的应用受到了一定的限制。所以为了能更好的利用其具有的多种生物活性，寻求一种能够简单高效将岩藻多糖降解为低分子量岩藻聚糖的方法尤为重要。

目前尚无大量工业生产低分子量岩藻多糖的报道，其生产尚停留在实验室研究期间，获得低分子量岩藻多糖的方法主要有以下几种：(1)从天然原料(褐藻)中提取，但提取工艺复杂，且产率极低；(2)通过物理方法，例如辐射法，微波法，超声波法。虽然物理方法的操作比较简单，容易控制，但由于其降解效率较低且降解程度有限，不利于大量生产；(3)利用酸水解岩藻多糖的方法获得，但酸水解容易形成聚合度不等的片段，其降解产物的分子量分布较大，给分离纯化造成困难。同时，酸水解要在高温条件下完成，反应条件剧烈，因此容易对多糖的活性结构造成破坏，进而影响产物活性。(4)利用水解酶或裂解酶特异性的切断岩藻多糖，从而实现其分子量的降低。酶解法的最大优点是在降低分子量的同时对硫酸根不产生影响。同时，酶的反应效率高，方法简单、易控制，后期分离也容易，且酶作为一种生物制剂，不会带来化学试剂产生的不利因素。所以利用酶解岩藻多糖的方法生产低聚岩藻糖是一条相对简单，容易研究的生产方法。

岩藻多糖酶(EC3.2.1.51)是能够有效降解岩藻多糖的一类酶。国内外对岩藻多糖降解酶的研究多集中于微生物，其中细菌包括黄杆菌科(Flavobacteriaceae)、芽孢杆菌(Bacillus)和海洋变形杆菌(Pseudoalteromonas)。真菌包括Fusarium、Dendryphiella和Aspergillus。芽孢杆菌属的菌株具有芽孢杆菌属的某些共性，能产生耐热抗逆的芽孢，有利于酶制剂的生产、剂型加工及在环境中存活、定殖与繁殖。目前国内外已有很多研究对该菌属多种菌株进行过生理活性及抗菌活性的研究，对岩藻多糖降解酶基因的报道却非常少，且已报道的岩藻多糖酶对岩藻多糖的降解活性均较弱，例如，2003年吴克从Dendryphiella Arenaria TM94得到的岩藻多糖酶活性为24.3IU/mL；2004年王鹏从Bacillus sp.H-TP2得到的岩藻多糖酶活性为1.29IU/mL；2016年Dong Shujun从Wenyingzhuangiafucanilytica得到的岩藻多糖酶活性为2.9U/mg；不适于大规模应用。因此，寻找一种能够高效、稳定降解岩藻多糖的岩藻多糖酶是降低低分力量岩藻多糖生产成本的有利途径。而由于岩藻多糖酶在生物体内的含量非常少，借助基因水平进行高量表达和表征是提高岩藻多糖酶产量的一种有效措施。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种新型的来源于蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)的岩藻多糖酶BcFucA及其编码基因。

本发明的第二个目的是提供一种制备新型岩藻多糖酶BcFucA的方法。

本发明的第三个目的是提供含有所述的岩藻多糖酶BcFucA基因重组表达质粒和重组基因工程菌株。