[发明专利]一种催化效率提高的木聚糖酶突变体

说明书

本发明公开了一种催化效率提高的木聚糖酶突变体，属于基因工程和蛋白质表达技术领域。本发明通过定点突变和饱和突变生物技术改造木聚糖酶的分子结构，得到一株催化活性提高的木聚糖酶突变体AEx11A^T98D/V124Q。突变酶的比活性及催化效率分别为AEx11A的3.04和2.74倍，而且该酶在耐高温和高热稳定性方面仍然和原酶类似。本发明解决了木聚糖酶催化活性低的限制性问题，有较大应用潜力，也为木聚糖酶的研究奠定了理论基础。

技术领域

本发明涉及一种催化效率提高的木聚糖酶突变体，属于基因工程和蛋白质表达技术领域。

背景技术

木聚糖(xylan)是半纤维素的重要组成成分，是一种重要的可再生生物资源。内切β-1,4-木聚糖酶简称为木聚糖酶(xylanases,EC 3.2.1.8)，能够水解木聚糖分子主链内部的β-1,4-糖苷键，广泛应用于食品、造纸和饲料等领域。

不同来源的木聚糖酶酶学性质各有不同，研究发现天然存在的木聚糖酶极少可以兼具高活性和高耐热性。因此，越来越多的研究者对木聚糖酶进行分子改造以期获得酶学性质优良的工业化木聚糖酶。目前对于木聚糖酶的分子改造研究主要集中在对酶的耐热性改造方面。然而，大多数改造后的木聚糖酶在耐热性提高的同时伴随着活性的下降，这在一定程度上限制了耐热木聚糖酶在工业中的应用。因此，一些研究者开始以耐热性较高的天然木聚糖酶为出发菌株，通过基因突变来提高其酶活性，以期获得耐热性和活性俱佳的突变木聚糖酶。如罗建杰等利用PCR方法将木聚糖酶XYN-W的C端57个氨基酸序列去除，比活性提高了43.9％；王谦等对木聚糖酶ATX活性位点附近的单一氨基酸实施定点突变(L49P)来增强木聚糖酶的活性，K_cat/K_m值较原酶提高了51.7％。虽然很多研究者通过基因突变技术对木聚糖酶进行了分子改造并取得了一定的成果，但仍未能达到工业化应用的水平，改善木聚糖酶催化特性的分子改造研究还有待进行。

发明内容

本发明通过构建突变文库结合定点突变，筛选获得了催化活性提高的木聚糖酶。

本发明的目的是提供一种催化效率提高的AEx11A突变体，所述突变体的氨基酸序列是SEQ ID NO.1所示的序列。

本发明的第二个目的是提供编码所述突变体的基因。

在本发明的一种实施方式中，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。

本发明的第三个目的是提供携带所述基因的载体或表达所述突变体的细胞。

本发明的第四个目的是提供一种提高木聚糖酶催化活性的方法，所述方法是在突变体如序列SEQ ID NO.2所示的氨基酸的基础上，将第98位的苏氨酸突变成天冬氨酸(T98D)，和/或将第124位的缬氨酸突变成谷氨酰胺(V124Q)。

在本发明的一种实施方式中，编码SEQ ID NO.2所示的木聚糖酶的基因序列如SEQIDNO.4所示。

本发明的第五个目的提供一种基因工程菌，所述基因工程菌以大肠杆菌为宿主，表达了SEQ ID NO.1所示的木聚糖酶突变体

在本发明的一种实施方式中，表达载体是以下任意一种：pET-22b(+)、pET-28a(+)、pET-32a(+)、pET-41a(+)。

在本发明的一种实施方式中，所述表达载体是pET-28a(+)。

在本发明的一种实施方式中，所述大肠杆菌宿主菌是以下任意一种：E.coliBL21、E.coliJM109、E.coli DH5α或E.coli TOP10。

在本发明的一种实施方式中，所述大肠杆菌宿主菌是E.coli BL21。