一种碱性木聚糖酶及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开一种碱性木聚糖酶及其编码基因与应用。该S1基因序列为一个完整的开放阅读框(ORF)，该开放阅读框以起始密码子ATG开始而以终止密码子TAA结束，共包括609个核苷酸，其核苷酸序列如SEQ ID No：1所示。上述碱性木聚糖酶S1基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No：2所示。本发明专利技术还公开了上述碱性木聚糖酶S1在造纸等工业中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种碱性木聚糖酶及其编码基因与应用
本专利技术属于生物
，特别涉及一种碱性木聚糖酶及其编码基因与应用。
技术介绍
半纤维素是地球上仅次于纤维素的第二大可再生资源。木聚糖是以木吡喃糖为单位的由β-1,4键连接的半纤维素，富含于阔叶树和大多数一年生植物体内。而半纤维素在自然界中含量占生物量的30％，仅次于纤维素。木聚糖是一种杂聚多糖，它的主链由吡喃木糖通过β-1，4糖苷键连接而成。通常所说的木聚糖酶即内切β-1,4-D-木聚糖酶(endo-β-1,4-D-xylanase)[EC3.2.1.8]，它的主要作用是随机地切割木聚糖主链骨架吡喃木糖残基之间的β-1,4-糖苷键，生成不同长度的木糖、寡聚木糖或带有侧链的寡聚木糖。由于木聚糖酶在木聚糖降解过程中发挥了重要作用，它是木聚糖降解酶系中最关键、最重要的酶，也是木聚糖降解相关酶中研究最多、最有应用价值的一类酶。内切β-1,4-木聚糖酶属于糖苷水解酶，其结构具有丰富的多样性。根据木聚糖酶催化结构域的氨基酸同源性和疏水簇分析，内切β-1,4木聚糖酶酶分布在糖苷水解酶第5，7，8，10，11，30，43等六个家族。截至目前，糖苷水解酶家族已达到131个(http://www.cazy.org)，随着木聚糖酶研究的发展，将可能会有更多新的木聚糖酶不断被鉴定出来。不同家族木聚糖酶的结构、作用方式、酶学性质及底物特异性都有很大区别。目前发现的木聚糖酶基本都分布在第10和第11家族，其他家族的木聚糖酶数量极少。第10家族木聚糖酶一般具有较高分子量(大于30kD)，低等电点(pI)，常具有多结构域。其结构是典型的(β/α)8桶状结构，整体结构呈现出主要由α-螺旋和β-折叠重复出现而构成上面略大下面略小的形状。在相应的保守位置有相同的活性中心Glu，作催化反应的亲核中心和酸/碱催化氨基酸，其催化机制为酸碱催化机制。第10家族木聚糖酶对短链的寡聚木糖具有较高活性，揭示它们具有更小的底物结合位点。第11家族木聚糖酶的特点是低分子量(小于30kD)，常常只具有一个以β-折叠为主的结构域，具有较高等电点(pI)。其催化结构域为β-jellyroll结构，由两个β-折叠片和一个α-螺旋形成，形似半握右拳状，这个结构域由两个β-折叠片层扭曲成近直角形状，形成一个深且狭长的沟缝状结构。其催化机制为双交换机制，两个Glu作为催化残基，从裂缝两侧伸入作为酶的活性中心，裂缝在反应中作为底物结合区，其两边有多个芳香族氨基酸残基，并且至少提供四个木糖结合残基。木聚糖酶，广泛分布于细菌、真菌、酵母、放线菌、反刍动物瘤胃、蜗牛、甲壳动物、陆地植物组织和各种无脊椎动物中，其中细菌来源的中性或碱性木聚糖酶具有较高的耐碱性和热稳定性。木聚糖酶具有广泛的应用，在造纸工业中，可应用于纸浆漂白、废纸脱墨；在饲料行业中，木聚糖酶可降低小麦型日粮水溶性木聚糖导致的食糜黏性增高，从而提高消化酶对底物的作用效率，同时木聚糖酶可作用于不溶性非淀粉多糖，破碎植物细胞壁，并释放出营养物质；在酿酒和食品行业中应用也非常广泛,如木聚糖酶添加到面粉中，可以改善面团的持水性、稳定性和对过度发酵的耐受性，提高入炉急涨性能，增大烘烤后面包的体积，改善面包心质地，降低面包的老化速率，延长货架寿命。由于碱性木聚糖酶在造纸工业上的特殊用途，对碱性木聚糖酶进行开发及研究显得非常重要。国际上已进行了木聚糖酶工业应用的开发，但也仅有少量公司能生产用于造纸工业的木聚糖酶，其耐碱度及耐热性仍有提高空间；国内目前尚无对耐热碱性木聚糖酶的系统性研究，也无法规模工业化生产耐热碱性木聚糖酶。因此，寻找新的具有优良性质的碱性木聚糖酶对我国造纸工业的可持续发展具有重要意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种碱性木聚糖酶S1基因的核苷酸序列及其氨基酸序列。本专利技术根据木聚糖酶保守序列设计简并引物，用PCR的方法成功克隆出碱性木聚糖酶的酶基因。本专利技术的另一目的在于提供一种含有上述不含信号肽编码序列的S1基因的表达载体。本专利技术的另一目的在于提供含有上述不含信号肽编码序列的S1基因的大肠杆菌菌株。本专利技术的再一目的在于提供上述重组碱性木聚糖酶S1的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种碱性木聚糖酶S1基因，所述S1基因的核苷酸序列如SEQIDNo：1所示：ATGCTCCCGATGGGTTCCGCCCACGCCAATCCCATCAACTCGAACCAGACCGGCACCCACGGCGGGTACTTCTACTCGTTCTGGACCGACGGCGGCGGCTCGGTCTCCATGAACATGGGATCCGGCGGCAACTACAGCACGTCCTGGAGCAACACCGGCAACTTCGTGCTCGGCAAGGGCTGGCGCACCGGCAGCCGGATGAGCGTGAACTACTCGGGCACCTTCAACCCCTCCGGCAACGCTACCTGGCGATTTACGGATGGTGCGCGGAACCCGCTGGTGGAGTACTACATCGTCGACAACTGGGGCACCTACCGGCCCACCGGCAACTACAAGGGCACGGTGACCAGCGACGGCGGCACCTACGACATCTACGAGACCACCCGGTACAACTCCCCCTCGATCGACGGCGCCCAGACCTTCCAGCAGTACTGGAGCGTCCGTCAGACCCGCCGCACCGGCGGCACCATCACCACCGGCAACCACTTCGACGCGTGGGCCCGGCACGGGATGCGCCTCGGGAACCACGACTACATGATCATGGCGACCGAGGGCTACCAGAGCAGCGGCAACTCCAACATCACCGTCGGGGGCACCGCCCATCCGTAA。所述碱性木聚糖酶S1基因序列为一个完整的开放阅读框(ORF)，该开放阅读框以起始密码子ATG开始而以终止密码子TAA结束，共包括609个核苷酸。其中，前27个核苷酸为信号肽编码序列(ATGCTCCCGATGGGTTCCGCCCACGCC)。上述碱性木聚糖酶S1基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQIDNo：2所示：MLPMGSAHANPINSNQTGTHGGYFYSFWTDGGGSVSMNMGSGGNYSTSWSNTGNFVLGKGWRTGSRMSVNYSGTFNPSGNATWRFTDGARNPLVEYYIVDNWGTYRPTGNYKGTVTSDGGTYDIYETTRYNSPSIDGAQTFQQYWSVRQTRRTGGTITTGNHFDAWARHGMRLGNHDYMIMATEGYQSSGNSNITVGGTAHP-。碱性木聚糖酶S1基因开放阅读框编码202个氨基酸，其中，MLPMGSAHA序列(前9个氨基酸)为基因编码的信号肽，其在成熟酶蛋白分泌时在Ala9位点被切除。因此，成熟的酶蛋白从Asn10开始(用下划线表示)，共计191个氨基酸，其理论分子量(MWt)为27kD，酶蛋白的理论等电点(pI)为8.84。一种含有本专利技术不含信号肽编码序列的S1基因的表达载体。所述的表达载体为适于在大肠杆菌中表达的载体。本专利技术的不含信号肽编码序列的S1基因被插入至pET-28a(+)载体中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性木聚糖酶S1，其特征在于：其氨基酸序列如SEQ ID No：2所示。

【技术特征摘要】
1.一种碱性木聚糖酶S1，其特征在于：其氨基酸序列如SEQIDNo：2所示。2.编码权利要求1所述的碱性木聚糖酶S1的基因，其特征在于：所述的基因的核苷酸序列如SEQIDNo：1所示。3.一种含有权利要求2所述的基因的表达载体，其特征在于：所述的含有权利要求2所述的基因是将权利要求2中的基因中信号肽编码序列去掉，得到的不含信号肽编码序列的S1基因。4.根据权利要求3所述的表达载体，其特征在于：所述的表达载体为适于在大肠杆菌中表达的载体。5.根据权利要求4所述的表达载体，其特征在于：权利要求2所述的基因去掉信号肽编码序列后被插入至pET-28a(+)载体中。6.根据权利要求5所述的表达载体，其特征在于：权利要求2所述的基因去掉信号肽编码序列后被插入至pET-28a(+)载体中的EcoRI和HindIII酶切位点之间。7.一种表达碱性木聚糖酶S1的菌株，其特征在于：是...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢苗，刘森林，陈伟钊，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44