[发明专利]植酸酶及其基因的克隆和表达

说明书

本发明涉及一种植酸酶及其基因的克隆和表达的方法。本发明也涉及产生这种植酸酶的菌株。

磷是一种所有动物生长都需要的重要矿物质。磷占动物机体矿物质总量的四分之一还多，其中80％的磷以羟磷灰石的形式存在于骨胳中。骨骼不仅作为身体的骨架，而且也是钙、磷和其他矿物质的贮存库，当需要时它们能动员到其它组织中。另外的20％的磷存在于肌肉、血液和其它软骨组织中。它们作为许多有机化合物的组成成分，参与体内几乎每一种生命所需的生理生化反应。由于磷有如此重要的生物学功能，所以在动物日粮中提供充足的磷是非常重要的。否则，组织的生长受到抑制、骨骼变软变脆，长期磷缺乏会导致生长动物的佝偻病和成年动物的骨质疏松症，从而影响动物的生长。

目前在单胃动物如鸡、猪等饲料中是添加无机磷如磷酸氢钙来满足动物对磷的需求。但是在主要以植物性饲料为主的动物日粮中本身就含有丰富的磷，只不过是因为它们主要以动物不能利用的植酸磷的形式存在而已。

植酸磷是谷物、豆类和油料等作物籽实中磷和肌醇的基本贮存形式，含量高达1-5％(Lolas M.Et al.Food Sci.42：1094-1097，1977)。它占植物中总磷的60-80％(Nelson T.S.Poultry Sci.47：862-871，1967)。但是以植酸磷形式存在的磷却因单胃动物体内缺乏能分解植酸的酶而难以被利用(Cromwell G.L.Biotechnology in the Feed Industry，Lyons T.P.ed.Alltech Technical Publication，Nicholasville，KY，133-145)，其利用率仅在0-40％。

植酸磷不能被单胃动物有效利用，从而在饲喂过程中造成了许多问题，第一、造成磷源浪费。一方面饲料中的磷源不能得到有效利用，另一方面为了满足动物对磷的需求，又必须在饲料中额外添加无机磷，提高了饲料成本。在实际生产中，添加无机磷时还常因无机磷中残留有氟、重金属等元素而造成动物中毒。第二、形成高磷粪便而污染环境。饲料中85％左右的植酸磷会被动物直接排出体外，粪便中大量的磷使水和土壤受到严重污染。目前许多欧洲国家如荷兰等已因此问题开始限制畜禽的养殖数量。我国是畜牧生产大国，单胃动物占畜禽总数的比例远高于西方国家，因此，防止磷对环境的污染在我国更具有特殊的意义。第三、植酸磷还是一种抗营养因子，它在动物肠胃道的消化吸收过程中会与多种金属离子Zn²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺等以及蛋白质螯合成相应的不溶性复合物，从而降低了动物对这些营养元素的有效利用(Sharma C.B.et al_且Phytochemistry.17：201-204，1978)。

植酸酶(EC.3.1.3.8)是一种能水解植酸的酶类。它能将植酸磷降解为肌醇和磷酸。植酸酶广泛存在于微生物中，如枯草芽孢杆菌(Paver，V.K.J_Bacteriol.151：1102-1108，1982)，假单孢杆菌(Cosgrove D.J_Austral.J.Biol.Sci.23：1207-1220，1970)，乳酸杆菌(Shirai K_Letters Appl.Biol.Sci.19：366-369，1994)，大肠杆菌(Greiner R_Arch Biochem.Biophys.303：107-113，1993)，酵母(Nayini N.R.et al.Lebensm Wiss.Technol.17：24-26，1984)，曲霉(Yamada K.et al.Agric.Biol.Chem.32：1275-1282，1986；Van Gorcom R.F.M.et al_US Patent No.5436156，1995)。其中来源于A.ficuum NRRL3135(A.niger var.awamori)的植酸酶(Van Gorcom R.F.M.et al_US Patent No.5436156，1995)具有较好的耐热性，在酸性条件下有较高的酶活性，被认为是目前最有应用前景的饲用植酸酶。它的最适pH值为2.5和5.5，最适温度为55℃，特异比酶活性为10万单位/毫克酶蛋白。