[发明专利]一种高比活木聚糖酶突变体

说明书

本发明涉及蛋白质工程改造技术领域，具体提供了一种高比活木聚糖酶突变体。与木聚糖酶Xyn1相比，所述木聚糖酶突变体比活力普遍提高了16.30％‑41.29％，其中含F13Y和S79T两点突变的木聚糖酶突变体Xyn1‑13/79的比活力最高，达1083.3U/mg，取得了意料不到的技术效果。经10L发酵罐发酵后，木聚糖酶突变体Xyn1‑13/79的比活力得到进一步提高，达到1414.3U/mg，比木聚糖酶Xyn1提高了41.4％。本发明所述木聚糖酶突变体比活力的提高，有利于降低木聚糖酶的生产成本，加快该酶在饲料领域中的广泛应用，市场前景广阔。

技术领域

本发明属于蛋白质工程改造技术领域，具体涉及比活得到提高的木聚糖酶突变体。

背景技术

木聚糖是植物半纤维素的主要组成部分，广泛存在于玉米芯、甘蔗渣、麦麸、秸秆等农作物废弃物中。木聚糖酶可将木聚糖降解成不同长度的低聚木糖和木糖，该产物具有重要的经济价值，通过木聚糖酶将这些可利用资源充分利用，发挥其潜在的应用价值，木聚糖酶的研究也受到充分的重视。

木聚糖酶是水解β-1，4-连接的吡喃木糖苷链的糖基水解酶，已被证明存在于至少上百种不同生物体中，并可以经济地大规模生产。它们与其他糖基水解酶一起形成了包括超过40中不同酶家族的超家族。已知里氏木霉可以生产三种不同的木聚糖酶，其中木聚糖酶I和II(Xyn I和Xyn II)具有最好的特点。Xyn I分子量19kDa，与Xyn II相比，它的等电点和最适pH较低(pI 5.5，pH 3-4)。Xyn II分子量20kDa，它的等电点为9.0，最适pH 5.0-5.5。

不同微生物产生的木聚糖酶的结构和性质有很大的差别，有的只含有单一区域即催化区，有的同时具备催化区和多种非催化区。木聚糖酶分子中的功能区域之间由连接序列相连，该序列或含有较多的丝氨酸残基，或含有较多的脯氨酸和苏氨酸残基。木聚糖酶广泛应用于纸浆工业、饲料工业、食品工业及能源工业等众多领域。

随着木聚糖酶在饲料工业、食品工业和造纸工业等领域的广泛应用，进一步提高其发酵效价以降低生产和使用成本成为目前木聚糖酶研究的热点之一。利用外源蛋白高效表达系统表达目的蛋白，或者对木聚糖酶蛋白结构进行改良以提高其比活性，都是进一步提高木聚糖酶应用潜力的有效途径。在木聚糖酶的高效表达方面，近年来已取得较大进展，在重组菌中的表达量已达到mg/mL水平以上，如来源于橄榄绿链霉菌(Streptomycesperidotius)A1的木聚糖酶基因xynB在毕赤酵母中得到了高效表达，在3L发酵罐中木聚糖酶XYNB的绝对表达量达到1.4mg/mL发酵液，酶活性达到1200U/mL发酵液，为进一步提高木聚糖酶表达量和降低成本提供了良好的材料。酶分子的比活性是衡量酶的性质的重要指标，具有高比活性的酶在实际应用中具有更广阔的前景。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种木聚糖酶突变体，获得突变体蛋白，提高其比活力，将大大降低木聚糖酶的生产成本，有利于该酶在饲料领域的广泛应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种木聚糖酶突变体，具有(Ⅰ)、(Ⅱ)或(Ⅲ)所示的氨基酸序列中的任意一个：

(Ⅰ)与木聚糖酶的氨基酸序列SEQ ID NO:1具有至少95％同源性的序列；

(Ⅱ)具有所述木聚糖酶的至少一个免疫表位，且所述木聚糖酶的氨基酸序列SEQID NO:1经修饰、取代、缺失或添加一个或几个氨基酸获得的氨基酸序列；

(Ⅲ)由如SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列或其互补序列或因遗传密码的简并性而与如SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列或其互补序列的核苷酸序列不同的序列编码的氨基酸序列。

在本发明的一些实施例中，所述木聚糖酶突变体是氨基酸序列SEQ ID NO:1的酶蛋白的第13位氨基酸被取代。