[发明专利]一种编码糖基水解酶家族32的蔗糖酶的基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的编码蔗糖酶的基因，特别是涉及克隆自环境宏基因组的一种新的编码蔗糖酶的基因，该基因编码的蛋白质可用于蔗糖的降解。

背景技术

蔗糖是由α-D-葡萄糖和β-D-果糖通过1，2糖苷键组成的二糖。蔗糖作为植物中通过光合作用产生的糖类物质，是一种含量丰富的生物质。全球蔗糖的年产量超过了1亿吨。蔗糖分解而成的单糖长期以来作为发酵工业中的碳源而被利用。

蔗糖酶能催化蔗糖水解成葡萄糖和果糖。葡萄糖和果糖可作为重要的工业原料生产有机醇、氨基酸及生物聚合物等高附加值的化工产品。同时蔗糖分解成的葡萄糖也是生产乙醇的重要原材料。微生物蔗糖发酵的代谢过程是首先由蔗糖酶将蔗糖分解成葡萄糖和果糖，然后葡萄糖和果糖才能进入糖酵解发酵途径得到有机醇、氨基酸及生物聚合物等化工产品。蔗糖酶是微生物蔗糖代谢途径中的关键酶之一，也是降解蔗糖的第一个酶，也是决定蔗糖发酵时间的最主要的因素之一。因此寻找新的蔗糖酶基因用于构建新的更适合工业化生产各种化工产品的基因工程菌，提高微生物水解蔗糖的转化效率和水解速度，从而缩短发酵生产时间，对于降低直接发酵甘蔗汁生产各种化工产品的生产成本具有十分重要的意义。

蔗糖酶属于糖基水解酶类(glycosyl hydrolases)，许多糖基水解酶由一个催化功能域和一个或更多个其它的功能域组成，根据催化功能域的氨基酸序列相似性，糖基水解酶类被划分成不同的家族(families)(Davies G.，Henrissat B.1995.Structures and mechanismsof glycosyl hydrolases.Structure3：853-859；Henrissat B.，Bairoch A.1996.Updatingthe sequence-based classification of glycosyl hydrolases.Biochem.J.316：695-696)。根据碳水化合物活性酶数据库(http://www.cazy.org/fam/acc_GH.html)上所列糖基水解酶类的最新清单，目前糖基水解酶类有112个家族，蔗糖酶属于糖基水解酶类家族32。

目前国内外对蔗糖酶基因研究主要集中于已知的几种蔗糖酶含量高的肠道细菌(克雷伯氏菌、大肠杆菌、沙门氏杆菌)上，对这些菌的蔗糖酶基因进行遗传学的研究(Sharon J.Reid，Valerie R.Abratt，2005.Sucrose utolosation in bacteria:genetic organisationand regulation.Appl Microbiol Biotechnol.67：312-321)。上海医药工业研究院的张洪斌构建了右旋糖酐蔗糖酶工程菌株同时对其培养条件进行了研究(微生物学报.2008，48(4).492-497)；广西大学的苏龙和农万庭分别克隆了来自嗜热菌XZ2K2和肠膜明串珠菌的葡聚糖蔗糖酶基因，并在大肠杆菌中进行表达(化学与生物工程.2006，23(7).42-44，47。工业微生物.2007，37(3).29-32)；华中农业大学食品科技学院的邵彦春筛选到一株肠膜明串珠菌菌株，同时克隆了其中的右旋糖苷蔗糖酶基因并对其进行了序列分析(微生物学通报.2005，32(3).20-23)。