[发明专利]编码糖基水解酶家族6的内切葡聚糖酶基因Cel6及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一个编码糖基水解酶家族6的内切葡聚糖酶基因Cel6，该基因编码的蛋白质可用于降解纤维素。

背景技术

纤维素类物质是自然界中含量最丰富、最廉价却又未得到充分利用的可再生资源。纤维素是葡萄糖通过β-1，4糖苷键结合而成的高分子聚合物，纤维素是植物细胞壁的主要组分之一，占植物秸秆干重的40~50%（Lin Y,and S.Tanaka,2006,Ethanol fermentation from biomass resources:current state and prospects.Appl.Microbiol.Biotechnol.,69(3):627-642.）。

随着燃油价格的持续不断的增长和石油资源的匮乏，生物资源发酵生产酒精和寡糖类物质越来越成为人类研究的热点。纤维素通过水解作用生产葡萄糖，然后经过生物发酵生成酒精，前景十分广阔，不仅能降低二氧化碳的排放，还可以减少对汽油等非再生能源的依赖（于斌，齐鲁，2006，木质纤维素生产燃料乙醇的研究现状，化工进展，25（3）：244－249.）。

目前降解纤维素的主要手段有：酸水解、酶水解、热水解、机械水解、离子辐射水解（John R,Whitaker,1994,Principles of Enzymology for the FoodScience(Second Edition).New York:Marcel Dekker:415-416.）。其中利用纤维素酶进行水解的条件温和，易于控制，产物较为单纯等方面的优点，在降解纤维素生产粮食和能源方面具有相当巨大的潜力。

通常纤维素酶可根据其不同的催化反应功能分为三种水解酶，分别为内切葡聚糖酶（endoglucanase，EC 3.2.1.4）、外切葡聚糖酶（exoglucanase或exoglucohydrolase，EC 3.2.1.91）和β-葡聚糖苷酶（β-glucosidase，EC3.2.1.21）。纤维素在这三种酶共同作用下可降解为葡萄糖，这三种酶被称为“完全纤维素酶系”。内切葡聚糖酶作用在纤维素分子内部的非结晶区域，随机切割纤维素多糖链1，4-糖苷键，产生不同长度的有非还原末端的小分子纤维素。

纤维素酶属于糖基水解酶类（glycosyl hydrolases），糖基水解酶有一个催化功能域和一个或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（Davies G,Henrissat B.,1995，Structures andmechanisms of glycosyl hydrolases.Structure 3:853-859.）。根据Cazy服务器（http：//afmb.cnrs-mrs.fr/CAZY/）上所列糖基水解酶类，糖基水解酶类有108个家族，内切葡聚糖酶分属于糖基水解酶类家族1，3，5，6，7，8，9，10，12，26，44，45，48，51，61，74。

国内外对纤维素酶有近40多年的研究,生产纤维素酶的生物也非常广泛,绝大部分纤维素酶主要是由微生物发酵而产生,如细菌、真菌(木霉、青霉和曲霉)、放线菌等(Immanuel,R.Dhanusha,P Prema,et al，2006，Effect of differentgrowth parameters on endoglucanase enzyme activity by bacteria isolated from coirretting effluents of estuarine environment.International Journal of EnvironmentalScience and Technology，3:25–34.),目前研究最清楚的是里氏木霉（Shin CS，LeeJP，Lee JS，et al，2000,Enzyme production of Trichoderma ressei Rut C-30 onvarious lignocellulosic substrates.Applied Biochemistry and Biotechnology，84/86:237–245.）。除此之外,部分动物体内也可以产生纤维素酶,如牛的胃、木蠹蛾的唾液和蜗牛的胃液等都含有丰富的纤维素酶（Duan CJ,Feng JX.,2010,Miningmetagenomes for novel cellulase genes.Biotechnol Lett.32(12):1765-75.）。