[发明专利]一种溶解性多糖单加氧酶突变体及其应用

说明书

本发明公开了一种溶解性多糖单加氧酶的突变体及其应用，具体涉及一种活性提高的溶解性多糖单加氧酶突变体及其在降解多糖中的应用，属于酶工程领域。本发明通过定向进化的方法获得了一种活性提高的溶解性多糖单加氧酶的突变体。所述突变体能和糖苷水解酶共同作用催化降解底物多糖获得葡萄糖，为高效降解多糖获得葡萄糖奠定了基础。

技术领域

本发明属于酶工程技术领域，具体涉及一种溶解性多糖单加氧酶突变体及其在降解纤维素中的应用。

背景技术

多糖如纤维素是地球上最丰富的生物质多糖和重要的可再生资源，广泛存在于植物界，每年产量约为8亿吨。纤维素的高效降解是纤维素的规模化开发中需解决的首要问题。

在纤维素生物降解转化工艺中，提高酶解效率是降低纤维素降解成本的关键。世界各国科学家围绕纤维素酶和纤维素的生物降解转化展开了广泛的研究。纤维素降解的关键是高效地断裂其糖苷键。传统的酶法降解纤维素主要是通过糖苷水解酶(纤维素酶)来完成的，即通过水解作用断裂糖苷键。然而，糖苷水解酶降解结晶纤维素的效率较低，严重限制了纤维素的高效利用。

近年来发现的溶解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenase，LPMO)是一类作用于结晶多糖的氧化酶，能够通过氧化作用来断裂多糖(如纤维素，几丁质，淀粉等)的糖苷键，使得结晶底物的结构趋于松散，暴露出更多作用位点从而为之后的糖苷水解酶进一步作用提供基础。LPMO的这种氧化作用对多糖的高效降解过程至关重要，是糖苷水解酶(如纤维素酶)的重要助力。LPMO对糖苷键进行氧化断裂，能够帮助解决水解酶难降解结晶纤维素的问题并协同提高纤维素的降解效率。LPMO的这一特性对推动多糖的规模化开发具有非常重要的意义，其相关研究已成为该领域的热点之一。

自然存在的LPMO酶活力不足是其在多糖降解应用中的主要限制性因素。加强其对多糖的氧化活性，提高其与多糖水解酶协同降解多糖(如纤维素)的能力从而增强多糖的降解效率，对推动多糖的资源化利用具有非常重要的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种活性提高的溶解性多糖单加氧酶突变体及其应用。

本发明的第一个目的是提供一种溶解性多糖单加氧酶突变体，所述突变体的氨基酸序列选自如下的组：

a)对应于SEQ ID NO.1第526位天冬酰胺发生突变；

b)对应于SEQ ID NO.1第469位苯丙氨酸突变为丝氨酸；

c)对应于SEQ ID NO.1第358位丝氨酸突变为脯氨酸；

d)对应于SEQ ID NO.1第150位天冬氨酸突变为天冬酰胺；

e)在a)-d)所述突变体的基础上，氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸而得到的具有溶解性多糖单加氧酶活性的衍生蛋白质；

f)来源于哈赫拉菌Hahella chejuensis，与SEQ ID NO.1所示氨基酸序列的相似性大于90％，并具有溶解性多糖单加氧酶活性的蛋白质。

在一个实施方案中，对应于SEQ ID NO.1第526位天冬酰胺突变为丝氨酸，所述溶解性多糖单加氧酶突变体包括如SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列。

在一个实施方案中，对应于SEQ ID NO.1第469位苯丙氨酸突变为丝氨酸的溶解性多糖单加氧酶突变体包括如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列。

在一个实施方案中，对应于SEQ ID NO.1第358位丝氨酸突变为脯氨酸的溶解性多糖单加氧酶突变体包括如SEQ ID NO.4所示的氨基酸序列。