[发明专利]杂交酶

说明书

本发明申请是基于申请日为2004年10月27日，申请号为“200480032025.4”(国际申请号为PCT/US2004/035991)、名称为“杂交酶”的发明专利申请的分案申请。

参考序列表

该申请包含计算机可读形式的序列表。其在此处一并作为参考。

发明背景

发明领域

本发明涉及至少一种碳水化合物结合模块(carbohydrate-binding module，CBM)和至少葡糖淀粉酶的催化模块(catalytic module，CM)的杂交体及其它。本发明也涉及杂交酶在淀粉处理中的用途，在此处理中，颗粒淀粉降解为糖，例如，浆液(slurry)、或者可以用作产生发酵产物，尤其是乙醇所用的酵母的营养。

相关现有技术描述

已经描述了大量的将淀粉转化为淀粉水解产物，如麦芽糖、葡萄糖或特制浆液以用作甜味剂或作为其它糖类如果糖的前体的方法。葡萄糖也可发酵为乙醇或其它的发酵产物。

淀粉是由葡萄糖单位的链所组成的高分子量多聚体。其通常由约80%的支链淀粉和20%直链淀粉组成。支链淀粉为支链多糖，其中α-1,4D-葡萄糖残基的线性链通过α-1,6糖苷键连接起来。

直链淀粉是由D-吡喃葡萄糖单位通过α-1,4糖苷键连接在一起而构成的线性多糖。在将淀粉转化为可溶性淀粉水解产物的例子中，所述淀粉被解聚化。传统的解聚方法由糊化步骤(gelatinization step)和两个连续的处理步骤即液化处理和糖化处理所组成。

颗粒淀粉由显微镜下可见的颗粒组成，其在室温下不溶于水。水性淀粉浆液加热时，颗粒膨胀并最终破裂，将淀粉分子分散到溶液中。在此“糊化”处理期间粘性急剧增加。由于典型工业处理中固体水平为30-40%，淀粉必须稀释或“液化”以使之能够处理。目前粘性的降低主要通过酶学降解获得。在液化步骤期间，长链淀粉被α-淀粉酶降解为更小的支链和线性单位(麦芽糊精)。通常，液化处理在约105-110℃实施约5到10分钟，接下来约95℃实施约1-2小时。然后将温度降至60℃，加入葡糖淀粉酶或β-淀粉酶和可选的脱支酶如异淀粉酶或支链淀粉酶(pullulanase)，糖化处理进行约24至72小时。

传统的淀粉转化处理是非常耗能的，因为许多步骤中在温度方面有不同的需求。因此需要能够选择和/或设计此处理中所使用的酶以使整个过程能够在无需糊化淀粉的情况下进行。

发明概述

第一个方面本发明提供了包含具有葡糖淀粉酶活性的催化模块的氨基酸序列和碳水化合物结合模块的氨基酸序列的杂交酶。优选催化模块可以是真菌、细菌、或植物起源的。

更多方面，本发明提供编码第一方面所述杂交酶的分离的DNA序列，包含编码第一方面所述杂交酶的DNA序列的DNA构建体，包含编码第一方面所述杂交酶的DNA序列的表达载体，用载体转化的宿主细胞，其中宿主细胞能够表达编码第一方面所述杂交酶的DNA序列。

最后一方面，本发明提供由颗粒淀粉产生浆液或发酵产物的方法，包括用水性介质中的α-淀粉酶和本发明具有葡糖淀粉酶活性的杂交酶处理天然淀粉(raw starch)。当需要发酵产物时，所述方法包括发酵生物的存在。

具体地，本发明涉及如下各项：

1.杂交酶，包含具有葡糖淀粉酶活性的催化模块的氨基酸序列和碳水化合物结合模块的氨基酸序列。

2.项1的杂交酶，其中碳水化合物结合模块的氨基酸序列是真菌起源的，优选源于曲霉、阿太菌或踝节菌。

3.项2的杂交酶，其中碳水化合物结合模块的氨基酸序列源于川地曲霉，例如具有SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的CBM，或者碳水化合物结合模块(CBM)的氨基酸序列源于黑曲霉，优选具有SEQ ID NO:18所示的氨基酸序列的CBM，或者碳水化合物结合模块(CBM)的氨基酸序列源于阿太菌，优选源于罗耳阿太菌，尤其是SEQ ID NO:28所示的CBM氨基酸序列。