[发明专利]一种可以分泌纤维膨胀蛋白的工程菌株、构建方法及应用

说明书

本发明涉及基因工程技术领域，具体提供了一种可以分泌纤维膨胀蛋白的工程菌株，所述菌株为带有用于重组表达纤维膨胀蛋白基因Clocl‑1298的热纤梭菌工程菌，纤维膨胀蛋白基因Clocl‑1298来源于克莱弗雷梭菌的纤维膨胀蛋白基因Clocl‑1298，通过将该纤维膨胀基因导入热纤梭菌中，构建了重组表达该基因的热纤梭菌工程菌。所述热纤梭菌工程菌能高效表达纤维膨胀蛋白。本发明还公开了该热纤梭菌工程菌株可以高效应用于木质纤维素的水解，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种可以分泌纤维膨胀蛋白的工程菌、构建方法及应用。

背景技术

木质纤维素是一类分布广泛、数量庞大、处理困难的可再生资源，将其转化成可再生能源具有重要意义。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，纤维素是一种高度有序、结合紧密的晶体结构，它与半纤维素紧密相连，外周由木质素包围，要将纤维素直接水解成可利用的葡萄糖相当困难。目前，木质纤维素的酶水解大多使用来源于丝状真菌的纤维素酶，比较典型的有木霉属、曲霉属和青霉属等，但酶解过程中耗酶量高、活性极易受到产物的抑制，且这些酶蛋白不耐高温，不耐酸碱，制约了其大规模应用。

嗜热纤维梭菌是目前自然界中已知的降解纤维素最高效的微生物之一，分泌的纤维小体具有极强的纤维素降解能力。纤维小体降解纤维素的能力大约是木霉属的50倍，这种高效性取决于纤维小体的特殊结构。热纤梭菌本身是一种严格厌氧的嗜热微生物，特殊的生长条件，使得分泌的木质纤维素水解酶具有较好的耐热性、杂菌污染的风险极小。

纤维膨胀蛋白是一类没有糖苷键水解活性的蛋白，它可以促使植物细胞壁中的纤维素中的纤维发生滑动从而改变纤维素的结晶结构，做到破坏纤维素结构而不产生还原糖。由于纤维膨胀蛋白可以使天然纤维材料的纤维结构变得膨胀疏松，因此可以与纤维素酶协同作用以提高木质纤维素的水解效率。但是作为有活性的重组蛋白，完整的纤维膨胀蛋白的异源表达还比较少。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种可以分泌纤维膨胀蛋白的工程菌、构建方法及应用，通过纤维膨胀蛋白的协同作用增强了热纤梭菌的酶水解效率，在相同酶解条件下，相比传统的纤维素酶水解，水解效率更高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一方面提供了一种可以分泌纤维膨胀蛋白的工程菌株，所述菌株为重组表达纤维膨胀蛋白基因Clocl-1298得到的热纤梭菌工程菌。

所述菌株为将热纤梭菌cel9K基因中SEQ ID No:1的核苷酸序列替换为纤维膨胀蛋白基因Clocl-1298的核苷酸序列重组得到的工程菌。

所述纤维膨胀蛋白基因的核苷酸序列如SEQ ID No:2所示。得到的所述热纤梭菌工程菌包括如SEQ ID No:2所示的核苷酸序列。

所述纤维膨胀蛋白基因Clocl-1298来源于克莱弗雷梭菌Clostridium clarifavum DSM19732。

本发明另一方面提供了一种可以分泌纤维膨胀蛋白的工程菌株的构建方法，将纤维膨胀蛋白基因Clocl_{_}1298重组表达到热纤梭菌基因组上，得到可以分泌纤维膨胀蛋白的工程菌株。

优选的，以热纤梭菌为出发菌株，将热纤梭菌基因组上cel9K基因的部分序列（如SEQ ID No:1所示）替换为纤维膨胀蛋白基因Clocl-1298的基因序列，得到重组热纤梭菌工程菌株，替换后的纤维膨胀蛋白基因Clocl-1298具有如SEQ ID No:2所示的核苷酸序列。

所述热纤梭菌为热纤梭菌（Clostridium thermocellum）PN2102，保藏日期为2021年07月09日，保藏单位为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号分别为CGMCCNo.22869。