[发明专利]多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G编码基因及其与制备和应用

说明书

本发明公开了一种来源于嗜热毁丝霉菌的多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G的编码基因及其制备方法与应用。本发明所涉及的多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G来源于嗜热毁丝霉菌(Myceliophthora thermophila)。本发明还提供了一种制备该新型多糖裂解单加氧酶的方法，即利用基因工程的技术方法，将该新多糖裂解单加氧酶的基因克隆到毕赤酵母表达载体上，获得可异源表达该酶的毕赤酵母重组菌株，用该菌株异源表达制备的多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G可以降解PASC(用磷酸处理过的微晶纤维素)生成纤维寡糖和纤维寡糖酸。本发明提供的多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G可广泛应用于化工、农业、饲料添加和医药等领域，具有较大的生产潜力和经济价值。

技术领域

本发明涉及一种多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G的基因序列及其制备方法和应用。本发明还提供了该多糖裂解单加氧酶的重组质粒和重组基因工程菌株。本发明的多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G可广泛应用于农业、食品、饲料添加及医药等领域。

背景技术

随着能源紧张问题的加剧以及全球温室效应的加剧，寻求新型可替代化石燃料的可再生能源已迫在眉睫。除太阳能和风能等洁净能源外，含量丰富的生物质能源成为人们关注的焦点。木质纤维素是自然界中分布最广且数量最多的生物质资源，全球每年纤维素的产量高达约8×10¹³kg，合理地利用这类资源将会对能源危机的缓解具有重大意义。目前，如何高效、环保的利用纤维素等难溶多糖是该类生物质开发和利用面临的重大难题。纤维素的利用主要通过化学法和酶法对其进行降解，与化学法相比酶法具有设备简单、反应条件温和及环境友好等优点。酶法主要是通过利用内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-1,4-D-葡萄糖苷酶组成的酶系对纤维素进行降解。由于传统的纤维素酶系均属于糖苷水解酶家族，它们对于底物结晶区的降解效率较低，且成本较高，这使得传统的纤维素酶系难以满足工业应用的需求，限制了纤维素等生物质的高效利用。

多糖裂解单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMO)是一类在二价金属离子和电子供体的存在下氧化破坏难溶的多糖晶体结构的酶。它的出现提高了难溶多糖的降解效率，使得生物质的高效转化成为可能。多糖裂解单加氧酶的来源非常丰富，目前已从细菌(如Streptomyces coelicolorA3(2))、真菌(如Neurosporacrassa OR74A)和病毒(如Anomalacupreaentomopoxvirus CV6M)等微生物中发现该类酶。然而，目前已经报道的多糖裂解单加氧酶氧化降解纤维素所得到的产物的聚合都主要集中在2-6之间，对于高聚合度的氧化产物相对较少。本发明中的多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G来源于嗜热毁丝霉，是一个新型的多糖裂解单加氧酶，在还原剂的存在下，可将纤维素氧化降解为聚合度在2-9的寡糖酸片段，其中聚合度在4-8之间的产物最为丰富，弥补了大片段氧化产物的空白。该酶的克隆表达为后续纤维素的高效降解奠定基础。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种新型的来源于嗜热毁丝霉(Myceliophthorathermophila)的多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G及其编码基因。

本发明的第二个目的是提供一种制备新型多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G的方法。

本发明的第三个目的是提供含有上述的多糖裂解单加氧酶Mtlpmo9g基因重组表达质粒和重组基因工程菌株。

本发明的另一个目的是提供新型多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G在纤维素降解中的应用。

本发明所提供的多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G，来源于嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophila)，其氨基酸序列具有如下特征中的至少一个：

1)序列表中SEQ ID NO.2从氨基端开始的第1-227或18-227位氨基酸残基序列，其中1-17位为信号肽，18-227位为有活性的多糖裂解单加氧酶MtLPMO9G的氨基酸序列。