[发明专利]增加塑料降解的蛋白酶

说明书

本发明涉及新型蛋白酶，更具体地，涉及与SEQ ID NO：1的蛋白酶相比具有改进活性的蛋白酶变体，及其用于降解含聚酯材料如塑料产品的用途。本发明的蛋白酶特别适于降解聚乳酸和含聚乳酸的材料。

技术领域

本发明涉及新型蛋白酶，更具体地，涉及与亲本蛋白酶相比具有改进活性的蛋白酶及其用于降解含聚酯材料如塑料产品的用途。本发明的蛋白酶特别适于降解聚乳酸和含聚乳酸的材料。

背景技术

蛋白酶能够催化多种聚合物(包括聚酯)的水解。在这种情况下，蛋白酶在许多工业应用中显示出有希望的效果，包括作为洗碗和洗衣应用的洗涤剂，作为用于处理生物质和食品的降解酶，作为环境污染物解毒中的生物催化剂或用于处理纺织工业中的聚酯织物。同样，使用蛋白酶作为水解聚乳酸(PLA)的降解酶特别令人感兴趣。实际上，PLA是用于许多技术领域的一种生物基聚合物，例如柔性和刚性包装、袋子、覆盖薄膜，以及制造衣服和地毯。因此，填埋场中的PLA积聚成为一个日益严重的生态问题。

在蛋白酶中，丝氨酸蛋白酶(EC 3.4.21)是切割蛋白质中的肽酰胺键的酶，其中丝氨酸用作酶活性位点中的亲核氨基酸。丝氨酸蛋白酶在真核生物和原核生物中普遍存在。许多细菌丝氨酸蛋白酶最初在芽孢杆菌(Bacillus)中被鉴定，最近也在其他嗜常温宿主中被鉴定。然而，已经从嗜热和超嗜热细菌中分离越来越多的丝氨酸蛋白酶。例如，来自水生栖热菌(Thermus aquatic)YT-1的aqualysin I已被克隆、测序并在大肠杆菌(Escherichiacoli)中表达。

生物降解，尤其是酶降解，被认为是减少塑料废物积聚的令人感兴趣的解决方案。实际上，酶能够加速含聚酯材料，尤其是塑料产品的水解，甚至低至单体水平。此外，水解物(即单体和低聚物)可以作为合成新聚合物的材料回收。最近，已开发出新的塑料材料，其整合了适于降解塑料材料的至少一种聚合物的生物实体，从而产生可生物降解的塑料产品。例如，已经生产出含有蛋白酶的由PLA制成的塑料产品。这种可生物降解的塑料可以至少部分地解决填埋场和自然栖息地中塑料堆积的问题。

在这种情况下，已经鉴定了几种蛋白酶作为候选降解酶。例如，已经描述了小单孢菌属(Micromonospora sp.)(WO 2016/146540)的蛋白酶降解聚酯，更特别是聚乳酸的能力。

然而，仍然需要在高温下具有改进的活性和/或改进的稳定性的蛋白酶，使得降解过程效率更高，从而提高可生物降解塑料生产过程、生物聚酯降解过程和/或生物回收过程的竞争力。

发明简述

本发明提供了新型蛋白酶，其是亲本或野生型蛋白酶的变体，与所述野生型蛋白酶相比显示出增加的聚酯降解活性。更具体地，本发明提供了具有SEQ ID NO:1所示氨基酸序列的亲本蛋白酶的变体，其对应于UniProtKB中称为P80146的氨基酸序列的133-410位氨基酸，并且其对应于Munro等，1995 Jul,Microbiology,141(Pt 7):1731-8描述的成熟蛋白酶的氨基酸序列(来自栖热菌属(Thermus sp.)菌株Rt41A的碱性丝氨酸蛋白酶)，并且在Munro等，1995中描述为在70℃下表现出超过24小时的稳定性。野生型蛋白酶和变体都被认为是枯草杆菌蛋白酶样蛋白酶。本发明的蛋白酶特别适用于降解塑料材料和产品，例如含有聚乳酸(PLA)的塑料材料和产品的方法。因此，本发明进一步提供了使用蛋白酶来降解含有聚乳酸(PLA)的塑料材料和产品的方法，所述蛋白酶与SEQ ID NO：1所示的氨基酸具有至少75％、80％、85％、90％、95％、99％、100％的同一性，并且与SEQ ID NO:1相比，可能在特定氨基酸上具有一个或多个取代。