本发明专利技术公开了一种编码β-葡萄糖苷酶的基因及重组表达载体及重组酿酒酵母表达菌株及应用，编码β-葡萄糖苷酶的基因，它具有序列表SEQ?ID?No.1所述2913个核苷酸序列中的第1位到第2828位的核苷酸序列。本发明专利技术的重组酿酒酵母表达菌株能高效表达β-葡萄糖苷酶，快速、高效降解利用纤维二糖或木质纤维素降解物来产醇，可用于纤维素降解产醇的SSF工艺，降低纤维素酶的成本，提高效率；这对清洁有效的利用废弃的纤维素生产能源、解决当前能源危机具有极其重要的意义。同时，本发明专利技术的重组酿酒酵母还能用于医药、食品、化工领域试剂的清洁生产。
Gene encoding beta glucosidase and recombinant expression vector and recombinant Saccharomyces cerevisiae expression strain and application thereof
The invention discloses a gene encoding beta glucosidase and the recombinant expression vector and expression of recombinant Saccharomyces cerevisiae strains and application of encoding beta glucosidase gene, it has a sequence table SEQ? ID? No.1 the 2913 nucleotide sequence of the nucleotide sequence of first to 2828th bit. Recombinant Saccharomyces cerevisiae strains of the invention can efficiently express beta glucosidase expression, rapid and efficient use of fiber degradation two sugar or degradation of cellulose to produce alcohol can be used in the SSF process of cellulose degradation in the ethanol production, reduce the cost of cellulase, improve the efficiency of cleaning; the effective use of waste cellulose production energy to solve the current energy crisis is very important. Meanwhile, the recombinant Saccharomyces cerevisiae can be used for the clean production of reagents in the fields of medicine, food and chemical engineering.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种β-葡萄糖苷酶基因及该基因的表达及其在能源、医药、食品、化工领域中的应用。
技术介绍
β -葡萄糖苷酶(β -glucosidase, EC3. 2. 1. 21)，是一种能催化糖基基团转移反应的酶。它能水解多种葡萄糖苷键，具有底物广谱性，几乎存在于一切生物体内，有着多方面的、重要的生理功能；同时在体外特定的条件下，它还能催化合成反应，如催化合成烷基糖苷。因此，它在能源、医药、食品、化工等领域中有着重要的应用价值。能源领域是葡萄糖苷酶最为重要的一个应用领域，即木质纤维素原料降解、生产生物燃料如乙醇、丁醇等。葡萄糖苷酶作为纤维素酶系三类水解酶之一(另两类为外切葡聚糖酶，EC3.2. 1.91，cellobiosidase ；内切葡聚糖酶，EC 3.2. 1.4， glucanohydrolase)，负责进一步水解由外切葡聚糖酶和内切葡聚糖酶作用得到的纤维寡糖或纤维二糖为葡萄糖，同时解除纤维寡糖或纤维二糖积累对外切葡聚糖酶/内切葡聚糖酶的抑制作用，因此，葡萄糖苷酶催化的水解反应是纤维素降解、进一步生产生物燃料中的限速步骤(Sukumaran RK, Singhania RR, Pandey Α. 2005. Microbial eellulases-Production, applications and challenges. Journal of Scientific & Industrial Research, 2005,64 (11) :832-844)。早先相关的工艺路线是先糖化后发酵 (Separate Hydrolysis and Fermentation, SHF)，即先预处理木质纤维素，再用纤维素酶水解其中的纤维素组分产生单糖，然后用酵母菌或其它微生物发酵产生乙醇、丁醇等，其缺点是糖化步骤中积累的葡萄糖会反馈抑制β -葡萄糖苷酶水解纤维二糖，而纤维二糖的积累反过来又抑制外切葡聚糖酶和内切葡聚糖酶的活性，导致纤维素降解的终止。这种工艺后来改进为同步糖化发酵(Simultaneous Saccharification and Fermentation，SSF)， 即纤维素酶对纤维素的水解和酵母菌或其它微生物发酵在同一容器中进行，一边酶解产生糖，一边发酵转化成醇，其优点是减少了反应器的个数降低了设备投资，同时避免了产物抑制问题。缺点是纤维素酶酶活低、生产成本高的问题仍然存在，同时纤维素酶的作用温度和常用发酵酵母菌或其它微生物的发酵温度不匹配。解决这些问题的方案之一是开发出能同时高效产生纤维素酶和高效发酵单糖产醇的微生物(Breaking the Biological Barriers to Cellulosic Ethanol :A Joint Research Agenda. Report from the December 2005 Workshop, D0E/SC-0095. U. S. Department of Energy Office of Science)。在医药领域，通过催化具有强有力的生物学活性的糖苷配基单元的释放和生产， β -葡萄糖苷酶可用于抗肿瘤试剂的生产；在食品领域，能催化大豆中的抗癌成份大豆异黄酮(如genistein、diadzein等)使其从不易为人体吸收的结合型糖苷转化为易为人体吸收的游离型苷元；在化工领域，能催化醇和糖合成烷基糖苷(一类新型具有阴离子性质的非离子表面活性剂)。β-葡萄糖苷酶已经从多种微生物中分离出来，研究较多的有霉菌如曲 霉(Aspergillus) (McCleary, B. V. , Harrington, J. 1988. Purification of beta-D-glucosidase from Aspergillus niger. Methods Enzymol 酶学方法.160, 575-583)> MMM (Humicola)(Sonia KG, Chadha BS, Badhan AK, et al. 2008. Identification of glucose tolerant acid active beta—glucosidases from thermophilic and thermotolerant fungi.World Journal of Microbiology & Biotechnology. 24(5) :599-604) > # # (Penicillium)(Menon K, Rao KK, Pushalkar S.1994.Production of β -glucosidase by Penicillium rubrum 0 stall. Indian J Exp Biol.32,706-709)> ^C # (Trichoderma)(Chen, H, Hayn, M, Esterbauer, H. 1992. Purification and characterization of two extracellular beta-glucosidases from Trichoderma reesei. Biochim Biophys Acta，1121 (1-2) :54-60)，细菌如芽孢杆菌 (Bacillus)、梭菌(Clostridium)，酵母如扣囊复膜孢酵母等。一般认为木霉酶系组分全、产酶量大，是理想的木质纤维素降解酶酶制剂菌种，但其不足之处是β -葡萄糖苷酶活性相对比例过低。而曲霉是产葡萄糖苷酶的优良菌种，来自黑曲霉的葡萄糖苷酶商品酶制剂如诺维信公司的产品Novozym 188，可用于弥补木霉酶制剂的欠缺。鉴于β -葡萄糖苷酶的重要性，β -葡萄糖苷酶编码基因也已经从多种微生物中被分离、鉴定出来，并被克隆、表达于不同的宿主，应用于不同的领域，相关的文献和专利很多。但另一方面，虽然微生物产生的葡萄糖苷酶种类多，但不同来源的葡萄糖苷酶具有多种不同的性质，从而导致各具特色的应用范围，因此，针对不断发展的、不同的工业应用，需要不断地分离和鉴定新的葡萄糖苷酶(基因)，开发出具有新特性的葡萄糖苷酶，或开发出新的β -葡萄糖苷酶生产工艺、新的应用途径，从而更好地满足生产的需要。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种编码葡萄糖苷酶的基因。本专利技术的第二个目的是提供一种含有编码葡萄糖苷酶的基因的重组表达盒。本专利技术的第三个目的是提供含有上述重组表达盒的重组表达载体。本专利技术的第四个目的是提供含有上述重组表达盒的重组表达载体的构建方法。本专利技术的第五个目的是提供含有上述重组表达载体的重组酿酒酵母表达菌株。本专利技术的第六个目的是提供上述重组酿酒酵母表达菌株的用途。本专利技术的技术方案概述如下一种编码β-葡萄糖苷酶的基因，它具有序列表SEQ ID No. 1所述四13个核苷酸序列中的第1位到第观观位的核苷酸序列。一种含有编码β -葡萄糖苷酶的基因的重组表达盒，由启动子、分泌肽编码序列、 基因外显子序列和终止子组成或由启动子、分泌肽编码序列、基因外显子序列、锚定肽编码序列和终止子组成；启动子为序列表SEQ ID No. 2所述的酿酒酵母磷酸丙糖本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种编码β－葡萄糖苷酶的基因，其特征是它具有序列表ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．１所述２９１３个核苷酸序列中的第１位到第２８２８位的核苷酸序列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹少兰，马媛媛，张鲲，洪解放，井欣，张敏华，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
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