[发明专利]一种具有木质素降解增效作用的纤维素酶CelH61及其基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体地，本发明涉及一种具有木质素降解增效作用的纤维素酶CelH61及其基因和应用。

背景技术

纤维素是植物细胞壁的最主要组成成分。纤维素是由葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的线状结构分子，大约占干重的40～61%，（Wong KK,et al.Microbiol Rev1988,52:305-317.）。其中，木质纤维素约占干重的15～25%，是一种复杂酚类聚合物。纤维素的降解需要纤维素酶和纤维二糖水解酶将其降解到纤维寡糖，最后由葡萄糖苷酶将纤维寡糖水解得到葡萄糖。葡萄糖可再通过微生物发酵转化成乙醇等液体燃料（方诩，曲音波.纤维素酶在木质纤维素转化产糖技术中开发与应用.生物产业技术2010,4:48-51.）。

随着我国粮食生产连年扩大，各种农业和林业残余物，主要是木质纤维素，包括玉米秸秆，麦秸秆，稻草等。然而，这些农业废弃物不能充分开发利用，大多被焚烧，从而导致严重的环境污染。国内能源问题也存在很大缺口，如果能有效从木质纤维素提炼乙醇等液体燃料能同时解决以上问题，对国家经济、能源、环境保护和社会持续发展产生积极影响。目前，木质纤维素生产乙醇工艺中，可以采用酸水解和酶水解两种技术路线。由于酸水解转化率低、设备成本高，而微生物来源酶水解技术具有较高的转化率，具备潜在的产业竞争力。纤维素酶广泛存在于自然界的真菌中.按纤维素酶催化反应的最适pH值,可将其分为酸性纤维素酶(最适p H值为3～5)、中性纤维素酶(最适p H值为6～8)和碱性纤维素酶(最适pH值为8～11)（Zhang YHP,et al.Biotechnol Adv2006,24:612-481.）。

纤维素酶有着广泛的应用，例如：造纸，酿造，纺织，饲料，生物能源等领域。但是，不同的工业应用，对纤维素酶的性质的需求是不同的，如：饲料工业需要嗜酸的纤维素酶，能源、纺织工业需要中碱性的纤维素酶。目前工业应用的纤维素酶，主要来自木霉属Trichoderma reesei和Penicillium spp.，这些酶的最适pH在5.0左右，最适温度在50-60度之间，而中性、热稳定性好的酶则有更好的优势：耐热可以提高反应速率，降低底物的粘度，同时还可以抑制其他微生物的生长。

近年来，人们发现真菌来源的糖苷水解酶61家族的纤维素酶具有氧化酶活性，同时发现在瑞氏木霉纤维素酶系中添加少量61家族的纤维素酶可以大大提高玉米秸秆的水解效率，说明该家族纤维素酶是具有木质纤维素降解增效效果的酶。本专利中高温真菌Humicola sp.L8所产纤维素酶大多具有高温中性的特性，并且具有很高的微晶纤维素的降解能力。本发明中纤维素酶CelH61具有以下性质：最适pH7.0，在pH4.0～9.0范围内具有50%以上的酶活力，最适温度70℃，良好的热稳定性，在65℃处理1个小时酶活几乎没有损失，并且在高温中性条件下与复合纤维素酶协同作用可以有效提高玉米秸秆和微晶纤维素的水解效率，具有很强的增效作用。热稳定性优良并在中性和碱性范围内具有较高酶活力的特性使其在生物能源工业应用上具有很大的潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种能高效应用的耐热中性纤维素酶。

本发明的再一目的是提供编码上述耐热中性纤维素酶的基因。

本发明的另一目的是提供包含上述基因的重组载体。

本发明的另一目的是提供包含上述基因的重组菌株。

本发明的另一目的是提供一种制备上述耐热中性纤维素酶的基因工程方法。

本发明的另一目的提供上述耐热中性纤维素酶的应用。

本发明从腐质霉(Humicola sp.L8)中分离得到一种新的耐热中性纤维素酶CelH61。

本发明提供了一种纤维素酶CelH61，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

SEQ ID NO.1：