[发明专利]一种纤维二糖水解酶及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种纤维二糖水解酶及其编码基因与应用。本发明提供了一种纤维二糖水解酶基因cbh2124和纤维二糖水解酶CBH2124，其核苷酸序列和氨基酸序列分别如SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：2所示。本发明的纤维二糖水解酶具有以下性质：在30℃下反应5h仍能保持将近100％的活性；在pH 6.2下孵育5h活性仍保持在90％以上；对部分有机溶剂及重金属离子有较好的耐受性，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种纤维二糖水解酶及其编码基因与应用。

背景技术

纤维素广泛存在于自然界，是植物细胞壁的主要组成成分。纤维素是由葡萄糖分子以β-1,4葡萄糖苷键连接而成的高分子聚合物，每个分子所含葡萄糖残基从100～10,000不等。纤维素经过纤维素酶的降解便能在工业生产中实现有效利用，如发酵生产乙醇等有机化学品，因此纤维素酶活性的高低以及对恶劣反应条件的耐性会直接影响到纤维素的降解以及其在工业上的应用前景。

纤维素酶是分解纤维素而最终形成葡萄糖的复合酶类的总称，它主要由内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶(外切葡聚糖酶)以及β-葡萄糖苷酶三大类酶组成。内切葡聚糖将纤维素水解成纤维素片段，纤维二糖水解酶从内切葡聚糖酶水解产生的游离末端进一步将纤维素片段水解成为纤维二糖，最后通过β-葡萄糖苷酶将纤维二糖水解成为葡萄糖，三者协同作用完成纤维素的降解，任何一种酶的缺乏均会导致降解效率的下降。内切葡聚糖酶主要作用于纤维素无定形区，而结晶区只有纤维二糖水解酶能够降解，因此纤维二糖水解酶对于纤维素降解有着重要意义。

现在工业上应用的纤维二糖水解酶普遍存在酶活低、不耐高温、稳定性差等缺点，现有技术中通常是通过对纤维二糖水解酶氨基酸进行改造从而获得各方面性能改善的纤维二糖水解酶突变体，例如：CN107236719B公开了一种耐热性纤维二糖水解酶，是由氨基酸的缺失、取代或添加而形成的氨基酸序列所构成的具有以磷酸溶胀微晶纤维素为底物的水解活性的多肽；CN104870642A公开了一种纤维二糖水解酶的突变体，是由一个或多个氨基酸残基被置换和/或缺失产生。而从自然环境中获取的天然的、具有较高活性和优良酶学特性的纤维二糖水解酶，目前仍然比较匮乏，因此需要提供更多的纤维二糖水解酶以供工业应用选择。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种新的、天然的、具有较高活性和优良酶学特性的纤维二糖水解酶CBH2124及其编码基因和应用。

本发明的第一个目的在于提供一种纤维二糖水解酶基因cbh2124。

本发明的第二个目的在于供一种纤维二糖水解酶CBH2124。

本发明的第三个目的在于提供编码所述纤维二糖水解酶的制备方法。

本发明第四个目的是提供所述纤维二糖水解酶的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

广东地区红树林分布广泛，环境特殊，其土壤常覆盖落叶，内部植物根系发达，并且被海水浸泡，具备了盐渍化、沼泽化等特点，拥有丰富而独特的微生物资源，其中很有可能存在耐盐碱、能够在极端条件下工作、满足工业应用的新型纤维二糖水解酶。常规大量获得纤维二糖水解酶的方式需要首先获得产纤维二糖水解酶的菌株，再进行基因的克隆和表达，但能在实验室中培养的微生物仅占全部微生物种类的不到1％，因此以常规方法获得新型纤维二糖水解酶极有可能在前期富集菌种时出现遗漏，需要耗费大量的人力、财力及时间。而通过构建宏基因组文库并进行功能筛选的方法具有文库含有的微生物DNA的种类多、筛选高通量等优点，能在较短时间内从基因层面上获得编码新型纤维二糖水解酶的基因，并将其构建到原核或真核表达系统上进行表达，因而节省了大量菌种分离、培养菌株和克隆基因的时间。