[发明专利]具有乙酰基木聚糖酯酶活性的多肽及其用途

说明书

联邦政府赞助的研究与开发的声明

本发明在能源部(Department of Energy)颁发的授权号DE-FC36-08G018079资助下由美国政府支持完成。美国政府可能对本发明享有某些权利。

技术领域

本发明涉及包含下述基因的序列，所述基因编码具有降解碳水化合物材料活性的多肽的序列或帮助降解碳水化合物材料活性的多肽的序列。本发明涉及该新颖基因的全长编码序列以及该全长功能性蛋白的氨基酸序列，以及所述基因或氨基酸序列的变体和片段。本发明还涉及在工业方法中使用这些蛋白的方法。本发明还包括用根据本发明的多核苷酸转化的适用于生产这些蛋白质的细胞。本发明还涉及编码下述多肽的基因在宿主中的成功表达，所述多肽具有降解碳水化合物材料的活性。宿主可以是任何合适的宿主，例如Aspergillus(例如Aspergillus niger)或Talaromyces(例如Talaromyces emersonii)。

发明背景

碳水化合物组成地球上最丰量的有机化合物。然而，许多这类碳水化合物隐蔽在复杂聚合物中，包括淀粉(种子和谷物中的主要储存碳水化合物)和被称为木质纤维素的碳水化合物与木质素的集合体。木质纤维素的主要碳水化合物组分是纤维素、半纤维素和果胶。这些复杂的聚合物通常被统称为木质纤维素。

从由于OPEC减少石油输出而导致石油危机爆发的70年代开始，可再生的木质纤维素生物质转化为可发酵的糖的生物转化吸引了研究人员强烈的注意力，所述可发酵的糖随后被发酵产生醇(例如乙醇)，作为液体燃料的替代品。在过去二十年间，乙醇已被广泛使用，在美国作为与汽油的10％的掺合物，或在巴西作为车辆的纯燃料。最近实现了E85(85％乙醇掺合物)的使用，特别是用于清洁城市应用。燃料生物乙醇的重要性将会随着油价的提高及其来源的逐渐耗尽而提高。另外，可发酵的糖被用于生产塑料、聚合物和其他基于生物的制品，并且预期这一工业将大幅增长，从而提高了对大量的低成本可发酵糖的需求，所述可发酵糖可以被用作原料来代替基于石油的原料。

大量碳水化合物在植物生物质中的隐蔽以糖(五碳糖以及六碳糖)的形式提供了大量潜在的能量来源，所述糖能够被用于大量工业和农业过程。然而，这些碳水化合物的巨大能源潜力目前利用不足，因为糖封闭在复杂聚合物中并因此不容易进行发酵。由植物生物质生产糖的方法会提供大量的、经济上有竞争性的原料，用于发酵成化学品、塑料，例如琥珀酸和(生物)燃料，包括乙醇、甲醇、丁醇合成液体燃料和沼气。

与纤维素原料的种类无关，酶的成本和水解效率是限制生物质生物转化方法商业化的主要因素。由微生物生产的酶的生产成本与产酶菌株的生产力和发酵液中最终的活性产率密切相关。

尽管过去几十年为了理解酶促木质纤维素生物质降解和纤维素酶生产而进行了持续的研究，但是仍然期望发现或者改造新的有高度活性的纤维素酶和半纤维素酶。还高度期望构建能够进行迅速和高效的木质纤维素材料生物降解的高效酶组合物，尤其是具有提高的热稳定性的此类纤维素酶和半纤维素酶。

此类酶可被用于生产糖，用于发酵成化学品，塑料，例如琥珀酸和(生物)燃料，包括乙醇、甲醇、丁醇、合成液体燃料和沼气，用于青贮，还在其他工业方法中(例如在食品或饲料、纺织品、制浆或造纸或洗涤剂工业和其他工业中)用作酶。

发明内容

本发明提供了编码能够降解(即帮助降解)碳水化合物(例如多糖)、特别是木质纤维素的多肽的多核苷酸。本发明的多核苷酸典型地编码具有乙酰基木聚糖酯酶活性的多肽。

本发明还提供了具有此类活性的天然和重组生产的多肽，以及生产此类酶的重组细胞系。还提供了制造和使用本发明多核苷酸和多肽的方法。

根据本发明，提供了包含SEQ ID NO：2中示出的氨基酸序列或SEQID NO：1的核苷酸序列编码的氨基酸序列，或其变体多肽或变体多核苷酸，其中所述变体多肽与SEQ ID NO：2中示出的序列具有至少82％的序列同一性，或所述变体多核苷酸编码与SEQ ID NO：2中示出的序列具有至少82％序列同一性的多肽。

根据本发明的多肽具有良好的特性，尤其是降解纤维素的活性。在一种实施方式中，根据本发明的多肽具有乙酰基木聚糖酯酶(缩写为AXE)的活性。