[发明专利]一种海洋青霉Swollenin基因及其编码的蛋白质与应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程研究领域，具体海洋青霉Swollenin基因、其编码的蛋白质，及其在提高纤维素酶活性方面的应用。

背景技术

木质纤维素是地球上含量最丰富的可再生资源，主要由纤维素、半纤维素和木质素等成分构成。木质纤维素可经预处理和纤维素酶水解转变为葡萄糖等单糖，后者可经微生物发酵生产纤维素乙醇，这一途径的开发和工业化对缓解当前日益严重的能源危机和温室效应具有重要意义。然而，木质纤维素中的纤维素组分因氢键而形成结晶结构(纤维素微纤丝)，而且纤维素微纤丝又和半纤维素、木质素等通过氢键形成牢固的复杂网络结构，使得木质纤维素难以被纤维素酶水解。纤维素酶对纤维素的水解效率低下是纤维素乙醇工业化生产的主要瓶颈之一。

植物扩张蛋白是从植物细胞壁中分离的一类蛋白，它没有水解酶活性，但可以破坏纤维素微纤丝之间或微纤丝和其它细胞壁多糖之间的氢键，具有松弛细胞壁结构和促进细胞生长的功能。Swollenin是丝状真菌中与植物扩张蛋白同源的一类蛋白，它也具有植物扩张蛋白类似的破坏植物细胞壁的功能。纤维素难以被纤维素酶降解的主要原因是因氢键而形成的牢固结构，因此，能破坏氢键的扩张蛋白和Swollenin有可能成为促进纤维素酶水解活性的辅助因子。植物扩张蛋白由于难以实现有效的异源重组表达而限制了它在这方面的应用。2002年，Swollenin首次在产纤维素酶真菌里氏木霉中被鉴定出来(Saloheimo M，Paloheimo M.Eur J Biochem.2002，269：4202-4211)。该蛋白能破坏棉花的纤维结构，使滤纸软化，并能破坏斛果壳的细胞壁。里氏木霉Swollenin虽能实现在酵母和黑曲霉的异源重组表达，但表达量较低；且该研究的作者未进行任何关于Swollenin促进纤维素酶活性的研究。2006年，Levasseur将里氏木霉Swollenin与黑曲霉的阿魏酸酯酶Feruloyl esterase A进行融合表达，发现该融合蛋白处理麦麸后能使阿魏酸的释放率提高50％，提示Swollenin能促进水解酶的活性(Levasseur A，Saloheimo M.Appl Microbiol Biotechnol.2006，73：872-880)。2010年，Wang成功用米曲霉表达的重组Swollenin使纤维素酶活性提高81％(Wang M，Cai J.Appl Biochem Biotechnol.2010，162：2027-2036)。从已有结果看，Swollenin的研究尚存在如下一些问题：(1)Swollenin促进纤维素酶水解纤维素的活性较弱；(2)Swollenin与纤维素酶协同作用的处理工艺较单一；(3)目前研究的Swollenin主要来源于陆生真菌，对海洋真菌Swollenin的研究未见报道。海洋因其高压、低温、无光照、高盐等生命极限环境，使得海洋真菌有可能合成更特别的蛋白并使之具有更高的活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋青霉Swollenin基因，其核苷酸序列如SEQID No：1所示。

本发明的第二个目的在于提供一种海洋青霉Swollenin基因所编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。

本发明的第三个目的在于提供一种含有海洋青霉Swollenin基因的表达载体。

本发明的第四个目的在于提供一种含有海洋青霉Swollenin基因表达载体的转化细胞。

本发明的第五个目的在于提供所述海洋青霉Swollenin基因在提高纤维素酶活性上的应用。

本发明的第六个目的在于提供用所述海洋青霉Swollenin基因所编码的蛋白质在提高纤维素酶活性上的应用。

本发明的第七个目的在于提供述海洋青霉Swollenin基因在纺织工业中的应用。

本发明的第八个目的在于提供用所述海洋青霉Swollenin基因所编码的蛋白质在纺织工业中的应用。

本发明的第九个目的在于提供所述海洋青霉Swollenin基因在纤维素乙醇工业中的应用。

本发明的第十个目的在于提供用所述海洋青霉Swollenin基因所编码的蛋白质在纤维素乙醇工业中的应用。

本发明通过以下技术方案实现：

1)克隆Swollenin基因：提取海洋青霉Penicillium oxalicum基因组DNA，设计引物，通过PCR技术从海洋青霉Penicillium oxalicum基因组DNA中克隆Swollenin基因，命名为poswollenin。