一种南极土壤来源的酯酶及其编码基因和应用制造技术

本发明专利技术提供一种南极土壤来源的酯酶及其编码基因和应用，属于基因工程和酶工程技术领域。所述酯酶E33‑5650的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。其编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明专利技术从南极土壤中筛选克隆获得编码酯酶E33‑5650的基因，通过对其表达蛋白进行研究发现，该酯酶蛋白在高温条件下依然稳定且具有很高的酶活，从而有效克服了一些高温条件下水解脂类物质酯酶的活性降低且不稳定的问题，因此在工业应用上具有重要意义。

Esterase from Antarctic soil and its coding gene and Application

【技术实现步骤摘要】
一种南极土壤来源的酯酶及其编码基因和应用
本专利技术属于基因工程和酶工程
，具体涉及一种南极土壤来源的酯酶及其编码基因和应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。酯酶(esterase)，又称羧酸酯酶，是具有重要工业价值的生物催化剂之一，可以水解酯类底物产生酸类和醇类物质，也可以催化逆反应合成各种酯类。其通常作用于简单的酯类或低于10个碳原子的短链甘油酯。酯酶广泛存在于动物、植物和微生物中。相较于动、植物来源的酯酶，微生物来源的酯酶不仅种类多、来源广、作用高效，而且具有便于工业化生产、易纯化及生产成本低等优点。酯酶作为一种工业用酶，广泛应用于食品行业，医药行业，洗涤行业，环保行业，因此，微生物酯酶在生物
应用最多，由于蛋白质的不稳定性，大多数酯酶不稳定，易受温度影响而使活性降低。近年来，利用微生物酶法生产风味物质的运用引起了极大关注，风味物质被广泛应用于食品，洗涤，化妆品以及医药行业。目前，主要利用化学合成的方法获得风味物质，化学合成的方法其工艺复杂，反应条件苛刻，副产物难处理，反应成本较高且对环境有一定的污染。从原材料中提取风味产品，存在得到的产品较少，同样存在成本较高的问题。但是通过微生物酶法制备风味产品的方法具有许多优势，反应条件较为温和，不产生副反应和产物比较单一纯度较高，对环境不会造成污染。所以，近年来采用微生物酶法制备风味物逐渐成为研究热点。短链和中长链的脂肪酸酯，因其具有果香味和较容易挥发被普遍的作为一类重要的风味物质。而酯酶可以分解，转化和生产这类风味物质，酯酶作为生物催化剂具有不需要辅因子，能够稳定存在有机试剂中，高效率和高独立选择性等优点。虽然酯酶广泛存在于各种生物体，但是具有商业价值的酯酶主要来源于微生物类群。根据其生化性质以及氨基酸序列，微生物来源的水解酶主要分为8个家族，这类脂质水解酶中只有很少一部分能够应用到风味物质工业生产中，还远远满足不了工业上对各类脂质水解酶的需求。南极与其他大陆被南大洋和南极洋流隔开，它是一个几乎完全被冰盖覆盖的岩石陆地。南极地区各类生境微生物长期适应极地极端特殊环境，需要各种各样的生化和生理适应，这些适应常常伴随着基因调控和代谢途径的改变，导致生物合成具有特殊生物活性的酯酶，通过构建南极极端地域土壤样品的宏基因组文库，从而筛选得到大量具有特殊生物活性的酯酶，对于填补工业化酯酶的需求不足具有重要意义。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术在于提供一种南极土壤来源的酯酶及其编码基因和应用。本专利技术的第一个方面，提供一种酯酶E33-5650，所述酯酶E33-5650是具有如下(a1)或(a2)特征的蛋白质：(a1)其氨基酸序列与SEQIDNO.1所示的氨基酸序列一致；(a2)将(a1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的突变体，该突变体具有与SEQIDNO.1所示的蛋白序列至少90％以上的同源性及至少90％以上的酯酶活性。其中，SEQIDNO.1由274个氨基酸残基组成。本专利技术第二个方面，提供一种编码所述酯酶E33-5650的基因。所述酯酶E33-5650的编码基因从南极土壤中筛选克隆获得。其中，所述基因具有(b1)-(b3)中任一所述核苷酸序列：(b1)SEQIDNO.2所示的核苷酸序列；(b2)与(b1)互补的核苷酸序列；(b3)与(b1)或(b2)所示的核苷酸序列具有≥90％(例如90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％(完全)序列)一致性且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。本专利技术的第三个方面，提供一种重组表达载体，其包含上述编码酯酶的基因。其中表达载体优选为原核表达载体如pET系列载体，pQE系列载体；进一步优选为pET系列载体，如pET22b。本专利技术的第五个方面，提供一种基因工程菌，所述基因工程菌含有上述编码酯酶的基因和/或上述重组表达载体。所述基因工程菌优选为细菌，进一步优选为大肠杆菌BL21(DE3)。本专利技术的第六个方面，提供一种生产上述酯酶的方法，其包括：培养上述基因工程菌，回收上述酯酶。本专利技术的第七个方面，提供上述酯酶或上述宿主在水解酯类及其衍生物中的应用。所述酯类为短链和中长链酯类，进一步优选为短链酯类，所述短链酯类具体为碳链长度为2～4个碳原子的酯类化合物。上述应用可以在高温和/或碱性环境下进行。所述高温环境为不低于50℃，如50～100℃。所述碱性环境为不低于7，优选为7.5～9.0，最优选为8.5。本专利技术有益技术效果：本专利技术从南极土壤中筛选克隆获得编码酯酶E33-5650的基因，通过对其表达蛋白进行研究发现，该酯酶蛋白在高温条件下依然稳定且具有很高的酶活，从而有效克服了一些高温条件下水解脂类物质酯酶的活性降低且不稳定的问题，因此在工业应用上具有重要意义，具有良好的实际应用之价值。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1、本专利技术实施例2中经过镍柱亲和层析纯化后的纯酯酶E33-5650电泳图，M、蛋白质分子量标记(marker)；图2、本专利技术实施例2中酯酶E33-5650的降解底物活性分析柱状图；图3、本专利技术实施例2中酯酶E33-5650的酶活温度曲线图；其中：(A)温度对酶活性的影响图；(B)温度对酶稳定性的影响图；图4、本专利技术实施例2中酯酶E33-5650的酶活性pH曲线图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列具体实施方式中如果未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域技术内的分子生物学的常规方法和条件，这种技术和条件在文献中有完整解释。参见例如Sambrook等人，《分子克隆：实验手册》中所述的技术和条件，或按照制造厂商所建议的条件。本专利技术的一个具体实施方式中，提供一种南极微生物酯酶E33-5650，氨基酸序列如SEQIDNO.1所示。本专利技术的又一具体实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酯酶E33-5650，其特征在于，所述酯酶E33-5650是具有如下(a1)或(a2)特征的蛋白质：/n(a1)其氨基酸序列与SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列一致；/n(a2)将(a1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的突变体，该突变体具有与SEQ ID NO.1所示的蛋白序列至少90％以上的同源性及至少90％以上的酯酶活性。/n

【技术特征摘要】
1.一种酯酶E33-5650，其特征在于，所述酯酶E33-5650是具有如下(a1)或(a2)特征的蛋白质：
(a1)其氨基酸序列与SEQIDNO.1所示的氨基酸序列一致；
(a2)将(a1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的突变体，该突变体具有与SEQIDNO.1所示的蛋白序列至少90％以上的同源性及至少90％以上的酯酶活性。


2.一种编码所述酯酶E33-5650的基因。


3.如权利要求2所述基因，其特征在于，所述基因具有(b1)-(b3)中任一所述核苷酸序列：
(b1)SEQIDNO.2所示的核苷酸序列；
(b2)与(b1)互补的核苷酸序列；
(b3)与(b1)或(b2)所示的核苷酸序列具有≥90％一致性且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。


4.一种重组表达载体，其特征在于，其包含权利要求2或3所述的基因。


5.如权利要求4所述的重组表达载体，其特征在于，表达载...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明扬，武涛，邢澍，刘晓雨，刘健敏，刘文杰，吴汉夔，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37