[发明专利]灵芝丙酮酸转运蛋白基因在调控灵芝纤维素酶活性中的应用

说明书

本发明公开了灵芝丙酮酸转运蛋白基因在调控纤维素酶中的应用，该灵芝丙酮酸转运蛋白基因为如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示的灵芝丙酮酸转运蛋白基因中的至少一种。通过沉默灵芝菌丝体中的灵芝丙酮酸转运蛋白基因提高灵芝纤维素酶活性。本专利通过RNA干扰技术，提供了丙酮酸转运蛋白在调节灵芝纤维素酶活性中的重要作用，为通过代谢调控手段提高灵芝纤维素酶活性提供了理论基础。

技术领域

本发明涉及分子生物学领域，具体涉及灵芝丙酮酸转运蛋白基因在调控纤维素酶中的应用。

背景技术

纤维素作为植物细胞壁的主要成分，它在地球上的储量丰富，同时，纤维素的分解和利用是地球碳循环不可缺少的一部分。而灵芝属于木腐菌，能够通过分泌糖基水解酶和其他碳水化合物活性酶(CAZymes)来降解植物细胞壁中的碳水化合物聚合物，包括纤维素，半纤维素和果胶。Chen等人通过对灵芝进行全基因组测序发现，灵芝含有417个水解酶基因(CAZymes)，是目前报道的含有水解酶最丰富的担子菌之一。因此，灵芝在纤维素降解方面具有基因优势，值得深入研究。纤维素作为一种多糖，它需要分解为葡萄糖才能被生物体利用。而有研究表明，在纤维素分解的初始阶段，葡萄糖被大量生成，约有一半的纤维素在24小时内被水解了，但剩下的纤维素被水解完全则需要两天以上。进一步研究显示，葡萄糖浓度对纤维素的水解具有显著的抑制作用。因此，如何降低纤维素水解产生的葡萄糖浓度对于提高纤维素利用是一个关键因素。

葡萄糖在灵芝内代谢途径主要有两种：糖酵解途径和戊糖磷酸途径，其中糖酵解途径不但能够提供能量，而且能够提供中间代谢产物，被认为是葡萄糖代谢的主要方式。因此提高糖酵解速率降低葡萄糖含量，进而提高纤维素利用似乎是一种行之有效的手段。糖酵解的速率受到多种因素的制约，如ATP和柠檬酸的抑制。因此如何增加糖酵解速率是提高葡萄糖利用的一个关键因素。文献表明，酿酒酵母在以葡萄糖为碳源条件下高速生长，且此时酵母进行高速率的糖酵解来提高能量，而这种代谢重排依赖于线粒体丙酮酸载体(MPC)。MPC是异二聚体，镶嵌于线粒体内膜，是丙酮酸进入线粒体的必须载体。在骨骼肌细胞中，检测MPC敲除细胞中的代谢通量，结果表明MPC沉默条件下，EMP途径显著增强。因此MPC可能通过负调控糖酵解来促进细胞对纤维素的利用。

基于以上背景，本专利通过RNA干扰技术成功构建了丙酮酸转运蛋白基因的沉默菌株，以此为材料研究了该基因在调控灵芝纤维素酶活性中的重要作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灵芝丙酮酸转运蛋白基因及其所编码的丙酮酸转运蛋白。

本发明的另一目的在于提供上述灵芝丙酮酸转运蛋白基因及其所编码的丙酮酸转运蛋白在调节灵芝纤维素酶活性中的应用。

本发明的又一目的在于提供一种提高灵芝纤维素酶活性的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供的一种灵芝丙酮酸转运蛋白基因，它包括两个同源基因MPC1和MPC2，所述的同源基因MPC1和MPC2分别具有如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列。同源基因MPC1和MPC2的cDNA全长分别为384bp和402bp。

由上述灵芝丙酮酸转运蛋白基因编码的丙酮酸转运蛋白，如SEQ ID NO.1所示的灵芝丙酮酸转运蛋白基因编码的丙酮酸转运蛋白具有如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列，如SEQ ID NO.2所示的灵芝丙酮酸转运蛋白基因编码的丙酮酸转运蛋白具有如SEQ IDNO.4所示的氨基酸序列；分别含有127和133个氨基酸。