[发明专利]一种新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶及其编码基因和应用

说明书

技术领域：

本发明属于生物化学与分子生物学领域，具体涉及一种新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶及其编码基因和应用。

背景技术：

纤维素是世界上最多的可再生生物质资源。每年由植物体光合作用生成的生物质高达1500亿吨，但是由于纤维素的结构复杂，目前这一巨大资源的绝大部分还不能被人类所综合利用。纤维素是以葡萄糖为单元通过β-1,4-糖苷键连接而成的大分子。纤维素酶能将纤维素降解并最终转化成葡萄糖的一类酶的总称，包括内切纤维素酶（endo-1,4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4，简称EG）；外切纤维素酶（exo-1,4-β-D-glucanase，EC3.2.1.91，简称CBH）；β-葡糖苷酶（β-D-glucosidase，EC3.2.1.21，简称BG）。内切葡聚糖酶是纤维素酶系中最重要的酶，其作用于纤维素分子内的无定形区，随机水解β-1，4-糖苷键，产生大量的短链的小分子纤维素物质，即纤维素末端，可为外切葡聚糖酶提供大量的反应末端，同时它也能水解小分子的纤维素寡糖；外切纤维素酶作用于纤维素分子的末端，以两个葡萄糖残基为单位依次从纤维素分子的末端切下，生成纤维二糖；β-葡糖苷酶作用于纤维二糖，将其水解成葡萄糖，葡萄糖进行发酵很容易就可以转化成各种有用的化工产品。纤维素的转化利用对解决世界能源危机、粮食问题、环境污染等有着重要的意义。

获取纤维素酶的传统方法是从纯培养微生物出发，筛选高产纤维素酶菌株，通过发酵进行产酶，这在工业中获得了重要的应用，但是严峻的能源危机使得对新型工业用酶的需求日益旺盛。自然环境中99%的微生物在目前的实验条件下不易获得纯培养，未培养微生物也是地球上最大的尚未开发的生物资源。近年来出现的宏基因组学不依赖于微生物培养，以特定环境中微生物总DNA为对象，增加了获得新的生物活性物质的机会，是一条找寻新基因及新酶的新途径。红树林处于周期性遭受海水浸淹的环境，兼有陆地和海洋的性质但又与二者不同，具有沼泽化和盐渍化等特征，其植物凋落物非常丰富，纤维素、木质素等有机质含量高，造就丰富又不失特色的微生物资源，通过构建宏基因文库，可以从中筛选到新颖的性质优良的纤维素酶基因。

发明内容：

本发明的目的是提供一种新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶及其编码基因和应用。

本发明通过构建红树林宏基因组文库，利用纤维素酶活性平板筛选方法，获得了新的纤维素酶MgCel44及其编码基因mgcel44，该编码基因mgcel44可在宿主细胞中大量表达以生产纤维素酶MgCel44，用于纤维素的降解，从而实现了本发明的目的。

本发明的新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶的编码基因mgcel44，其特征在于，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其由1947个碱基组成。

本发明的新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶MgCel44，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，其由648个氨基酸组成，自N端的第33-87位氨基酸为多配体聚糖区域，自N端的第147-399位氨基酸为家族44糖基水解酶功能域。纤维素酶MgCel44与其它内切葡聚糖酶具有一定的相似性，与Micromonospora lupini str.Lupac08的胞外纤维素酶、Streptomyces bingchenggensis BCW-1的内切葡聚糖酶、Amycolatopsis mediterranei U32的内切葡聚糖酶有最高一致性，一致性为48%，所以纤维素酶MgCel44是一种新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶。

本发明还提供了一种表达载体，其特征在于，含有上述新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶的编码基因mgcel44。

本发明还提供了一种宿主细胞，其特征在于，含有上述表达载体的原核细胞或真核细胞。

所述的原核细胞可以为各种细菌，如大肠杆菌BL21（DE3）。

本发明还提供了上述新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶MgCel44在纤维素降解中的应用。

本发明得到了一种新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶MgCel44及其编码基因mgcel44，该新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶MgCel44能够水解纤维素，因此本发明的新颖的糖苷水解酶家族44的纤维素酶MgCel44可以在纤维素的水解中具有广泛的用途。

附图说明：