[发明专利]一种重组几丁质酶及其相关生物材料与应用

说明书

本发明公开了一种重组几丁质酶及其相关生物材料与应用。该重组几丁质酶为将β‑N‑乙酰己糖胺酶和几丁质酶融合在一起得到的几丁质酶活性高于所述β‑N‑乙酰己糖胺酶和所述几丁质酶的蛋白质，所述几丁质酶为D1)或D2)的蛋白质：D1)氨基酸序列是SEQ ID No.2的第51‑791位氨基酸残基的蛋白质；D2)在D1)所示的蛋白质的羧基端或/和氨基端融合蛋白标签得到的融合蛋白。本发明的重组几丁质酶具有完全水解几丁质，产生Glc NAc的能力，可广泛用于生物医药、生物农业(如食品)、生物农业(如饲料添加剂)、化妆品、能源工业等。

技术领域

本发明涉及生物领域中的一种重组几丁质酶及其相关生物材料与应用。

背景技术

几丁质(chitin)又称壳聚糖，以N-乙酰-D-氨基葡萄糖(GlcNAC)为单体，通过β-1，4-糖苷键连接而成的高分子多聚物。几丁质以三种形态存在于自然界中，即α、β、γ晶型。几丁质广泛存在于自然界中，是储量仅次于纤维素的一种天然的生物多聚物，也是仅次于蛋白质的第二大含氮天然有机化合物。真菌的细胞壁、鱿鱼软骨，尤其是水生甲壳类动物的外壳中，几丁质的含量非常丰富。

几丁质酶是水解几丁质的一类糖苷水解酶，根据几丁质的水解过程，可将几丁质酶分为内切型和外切型，内切几丁质酶是随机作用于几丁质内部的β-1,4键，生成可溶性低分子壳寡糖；外切几丁质酶分两类：一类是从几丁质非还原性末端释放二乙酰壳二糖，另一类是水解低分子壳寡糖为N-乙酰葡萄糖胺，即β-N-乙酰己糖胺酶。因此在几丁质水解过程中，β-N-乙酰己糖胺酶发挥重要作用。

β-N-乙酰己糖胺酶，广泛存在于微生物(细菌、古细菌、真菌等)、植物真核动物(节肢动物和哺乳动物内均有发现)中，其中微生物来源的β-N-乙酰己糖胺酶获得最早的研究。几丁质可被内切几丁质酶水解生成壳寡糖，β-N-乙酰己糖胺酶可进一步水解壳寡糖生成GlcNAc。GlcNAc可应用于制药、功能性食品及化妆品等领域。

微生物来源的几丁质酶的开发是目前研究的一个热点。微生物来源的几丁质酶具有多样性，即使是同一种微生物有时也会产生出几种不同的几丁质酶。在同一种微生物中存在的几丁质酶也很可能性质不同。即使是来自同一家族的几丁质酶，其催化机制也有所不同。微生物中的几丁质酶多为酸性酶，且多为18家族的酶。大多微生物几丁质酶为内切几丁质酶，链霉菌可同时产生内切和外切几丁质酶。

几丁质被几丁质酶降解后所得到的寡糖片段-氨基寡糖素，可作为植物功能的调节剂，控制植物基因的开放与关闭，诱导植物自身产生抗性酶，调节植物的生长并增强植物对病原真菌的抗性；几丁质酶可用做食品添加剂，在食品生产中，可与传统的防腐措施(如山梨酸盐)或与其它的抗微生物酶(如葡萄糖氧化酶)一起使用可以提高食品微生物的安全性；环境治理方面，人们日常生活产生的如蟹壳虾壳等生活废物会造成水体的污染，因而会带来很大的环境问题，目前人们正在研究用微生物几丁质酶来处理这一问题。为饲农业、食品和环境治理提供经济有效、环境友好的候补酶，是几丁质酶应用于工业化生产所必需的。

几丁质水解产物N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)广泛地用于治疗发炎性肠道病变，多发性坏死症和皮肤萎缩；其衍生物氨基葡萄糖可用于关节软骨的再生和治疗慢性肠炎；N-乙酰氨基葡萄糖具有甜味，由于其抗氧化性和激发机体免疫活性，可以代替葡萄糖等糖类用于食品和保健品的生产；同时，几丁寡糖和N-乙酰氨基葡萄糖还可以用于饲料、化妆品、生物燃料和土壤肥料，具有很高的经济价值(Cardozo et al.World J MicrobiolBiotechnol,2017.33(11):p.201.)。目前，几丁寡糖和N-乙酰氨基葡萄糖主要是用强酸水解的高污染低效的化学方法生产，而微生物酶法水解几丁质具有环境友好，低成本和高重复性的特点，因此，以几丁质为底物的生物转化技术是产业发展的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何获得高效降解几丁质的重组几丁质酶(融合几丁质酶)。

为了解决以上技术问题，本发明提供了融合蛋白质。