[发明专利]玉米赤霉烯酮毒素降解酶突变体及其高产菌株

说明书

本发明涉及基因工程技术领域，具体提供了一种玉米赤霉烯酮毒素降解酶突变体及其高产菌株。所述突变体YU‑A1、YU‑A2、YU‑A3在毕赤酵母中重组表达，比酶活分别提高了118.6%、120.4%和232.2%，取得了意料不到的技术效果。

技术领域

本发明属于基因工程和微生物改造技术领域，具体内容涉及一种玉米赤霉烯酮毒素降解酶突变体及其高产菌株。

背景技术

霉菌毒素（mycotoxin）是霉菌在生长过程中产生的有毒次级代谢产物，主要包括黄曲霉毒素（aflatoxin，AF）、单端孢霉烯族毒素（trichothecenes，如T-2毒素、新茄病镰刀菌烯醇NEO和呕吐毒素 DON）、玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN）、赭曲霉毒素A（ochratoxinA，OTA）及烟曲霉毒素（fumonisins）等。谷物等原料在田间就会被霉菌污染，在运输、加工、储存过程中如果环境温度、湿度适合，霉菌会继续生长，毒素含量也会相继增加。据联合国粮农组织（FAO）估计，全世界每年有25%的谷物受到霉菌毒素的污染，平均有2%不能食用；加之因毒素污染导致动物中毒引起的疾病和死亡，给粮食工业和畜牧业造成巨大的经济损失。

玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEN），又称F-2毒素，1962年由Stob等人于受赤霉病污染的玉米中分离得到。主要由禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）、黄色镰刀菌（Fusarum culmorum）和克地镰刀菌（Fusarum rookwellense）产生，镰刀菌既营寄生又营腐生生活，生态适应性强，分布广泛，玉米、小麦、大麦和燕麦等谷物发生霉变易感染镰刀菌而被ZEN污染。动物由于食用受ZEN污染的饲料吸收ZEN，ZEN具有类雌激素作用，在体内能与雌激素竞争结合相应受体（ER），激活下游反应元件，引发雌激素受体二聚化，进而产生一系列的拟雌激素效应，造成动物体内雌激素水平紊乱，破坏动物尤其是母猪的生殖系统。主要表现为食欲下降、免疫抑制以及生长缓慢，持续中毒会使母畜产生繁殖障碍，引发不孕不育、流产和死胎现象。ZEN还具有很强的致癌性，可通过动物的摄入影响人类可食用的肉制品和奶制品，对人类的健康造成严重威胁。

为了避免ZEN通过饲料、食品原料等方式进入食物链，除了加大对于饲料、食品原料等的监管和检测力度，还可以通过一些方法降低或去除ZEN。降解ZEN及其衍生物的方法主要包括化学法、物理法和生物法。化学法主要是通过强酸强碱如臭氧、过氧化氢、碳酸钠等化学试剂与ZEN发生化学反应，将其转变成其他低毒甚至无毒物质。物理法主要是高温法、辐射法、高压法及吸附法等。然而，这些技术只是部分有效，不能完全去除ZEN，并且由于其高成本和低效率而使工业应用受到阻碍。化学和物理处理也会破坏谷物和饲料的营养成分，会引入二次污染。相比之下，生物法具有环保，高效，成本低等优点，更重要的是不会对食品或饲料原料造成二次污染。因此，这种方法在食品和饲料工业中显示出巨大的前景。

生物法主要包括微生物吸附和酶降解法。对于微生物吸附法，研究发现酵母菌和乳酸菌等真菌的细胞壁主要成分为肽聚糖，它们通过糖苷键连接，在细胞壁表面形成网状结构，对于ZEN等真菌毒素具有显著的吸附作用。生物酶降解法主要是微生物代谢产生的酶（内酯水解酶、蛋白酶和过氧化物酶等）能通过水解或氧化等方式破坏ZEN的结构使其转化成低毒或无毒物质。例如，YU等筛选到不动杆菌Acinetobacter sp. SM04可对ZEN脱毒，随后鉴定出是该菌的过氧化物酶对ZEN有脱毒功能。TAKAHASHI-ANDO等首次报道了来源于Clonostachys rosea IFO 7063 的ZEN内酯水解酶ZHD101，该酶具有降解ZEN的能力。

由于酶降解法具有处理条件温和、产品品质高、特异性强等优点，因此酶法降解玉米赤霉烯酮毒素是目前研究的一个热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米赤霉烯酮毒素降解酶突变体及其高产菌株。所述突变体的比酶活得到显著提高，有利于降低该酶的生产成本，促进其在饲料领域中的推广和应用。