[发明专利]一种提高裂解多糖单加氧酶异源可溶性表达的工程菌及其构建方法与应用

说明书

本发明涉及生物工程技术领域，公开了一种提高裂解多糖单加氧酶异源可溶性表达的工程菌及其构建方法与应用。本发明对来源于丝状真菌柄孢霉(Podospora anserina S mat+)的PaLPMO基因的裂解多糖单加氧酶进行了密码子优化及定点突变，得到了一种裂解多糖单加氧酶，基于此，本发明提供了一种高表达裂解多糖单加氧酶的基因工程菌，实现了真菌来源裂解多糖单加氧酶在原核系统菌株中的异源表达，且可溶性表达水平高。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种提高裂解多糖单加氧酶异源可溶性表达的工程菌及其构建方法与应用。

背景技术

化石燃料的可持续性有限，且其使用对生态和环境造成负面影响。为了避免气候进一步恶化，联合国碳排放制定全球路线图，以实现第七个可持续发展目标，到2030年实现所有人都能负担得起的清洁能源，到2050年实现净零排放，能源消耗占所有温室气体排放量的四分之三。木质纤维素被认为是替代化石资源生产燃料、燃料添加剂和精细化学品最有潜力的资源之一。许多木质纤维素残留物，例如玉米芯，小麦秸秆等，都可用于生物燃料生产。因此，将木质纤维素生物质加工成先进生物燃料和生物基化学品的木质纤维素生物炼制，为我们提供保护全球环境和实现碳中和经济的重要机会，也受到了越来越多的关注。在木质纤维素生物炼制过程中，需要通过糖中间体将木质纤维素生物质转化为最终燃料和增值化学品。

目前酶解法是木质纤维素降解的主要途径之一，具有耗能低、反应条件温和、副产物少，利于分离纯化等优点，然而“顽固”的木质纤维素结晶结构是酶解过程的阻碍。因此，人们正在不断努力进行“多糖结晶度破坏因子”的研究，以促进木质纤维素多糖的降解。

裂解性多糖单加氧酶(LPMO)是一类能够通过氧化作用裂解纤维素糖苷键断裂的氧化酶，它可以作用于纤维素链中的糖苷键，从而破坏顽固的纤维素结晶结构，使得底物的结构更加松散使之更容易与水解酶结合，有助于下一步更加彻底的水解，辅助提高多糖的降解及生物质转化，是一类非常具有应用前景的生物质多糖降解辅助酶。裂解性多糖单加氧酶广泛存在于真菌、细菌、古菌、海洋生物甚至病毒中。根据辅助活性可分为AA9～11、13～17等8个家族，其中来源于AA9家族的LPMOs只对纤维素具有特异性，作用于β-1，4-糖苷键，破坏纤维素链的结晶结构，可与纤维素酶协同作用，提高木质纤维素降解率。

现有技术中，存在有LPMO相关的应用研究，如使LPMO在大肠杆菌和酵母等中异源表达，以提高对纤维素底物的降解效率。但现有技术中LPMO的异源表达对纤维素底物进行降解，其降解率仍然较低。

发明内容

为了解决上述LPMO的异源表达及表达后纤维素底物的降解效率低的技术问题，本发明提供了一种提高裂解多糖单加氧酶异源可溶性表达的工程菌及其构建方法与应用。本发明通过对来源于丝状真菌柄孢霉(Podospora anserina S mat+)的PaLPMO基因的裂解多糖单加氧酶进行了密码子优化及定点突变，得到了一种异源可溶性表达性能优异的裂解多糖单加氧酶，上述LPMO的异源表达及表达后纤维素底物的降解效率低的问题。

本发明的具体技术方案为：

一方面，本发明提供了一种裂解多糖单加氧酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。

第二方面，本发明提供了上述的裂解多糖单加氧酶的编码基因，核苷酸序列如SEQID NO.3所示。