[发明专利]一种微孢根霉来源的β-甘露聚糖酶及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种微孢根霉来源的β‑甘露聚糖酶及其编码基因与应用。本发明构建出β‑甘露聚糖酶的大肠杆菌工程菌，实现了该β‑甘露聚糖酶基因的高效表达。RmMan134A的酶学性质优异，其最适pH为5.0，其最适温度为50℃。RmMan134A具有耐酸碱、热稳定性好和水解特性优异的特点，能在广泛的pH范围内稳定并发挥催化作用。将该β‑甘露聚糖酶用于水解魔芋粉和决明子胶，分别制备得到两种甘露寡糖——魔芋甘露寡糖和决明子甘露寡糖。该酶水解魔芋粉和决明子胶的水解率分别为91.6％和70.6％，两者的还原糖得率分别为68.9％和63.9％。本发明的β‑甘露聚糖酶在食品、饲料和石油开采等行业具有应用价值。

技术领域

本发明涉及一种利用基因工程技术发现的来源于微孢根霉的β-甘露聚糖酶及其编码基因与应用。

背景技术

甘露聚糖是甘露糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性多聚糖，是半纤维素的第二大组分，广泛存在于自然界中，是多种植物细胞壁的主要组成成分和多种植物种子胚乳中主要贮能物质。根据其组成单体以及分支情况，甘露聚糖可以分为四类：线性甘露聚糖、葡甘露聚糖、半乳甘露聚糖和半乳葡甘露聚糖（Srivastava and Kapoor. BiotechnologyAdvances, 2017, 35: 1-19）。甘露聚糖结构复杂，需要多种酶的协同作用才能将其完全降解，如β-甘露聚糖酶（EC 3.2.1.78）、β-甘露糖苷酶（EC 3.2.1.25）、β-葡萄糖苷酶（EC3.2.1.21）、α-半乳糖苷酶（EC 3.2.1.23）和甘露聚糖乙酰酯酶（EC 3.1.1.6）等（Moreiraet al. Applied Microbiology and Biotechnology, 2008, 79: 165-178）。β-甘露聚糖酶是其中最重要的糖苷水解酶，可以随机水解甘露聚糖主链中β-1,4-糖苷键，产生低分子量的甘露寡糖。因此，β-甘露聚糖酶可广泛应用于食品、饲料等行业中（Chauhan et al.Applied Microbiology and Biotechnology, 2012, 93: 1817-1830）。

根据氨基酸序列的相似性，β-甘露聚糖酶分属于糖苷水解酶5、26、113和134家族。迄今，绝大多数β-甘露聚糖酶属于糖苷水解酶5家族和26家族，少数β-甘露聚糖酶属于糖苷水解酶113家族（Srivastava and Kapoor. Biotechnology Advances, 2017, 35: 1-19）。近年来，发现了一个来源于构巢曲霉的β-甘露聚糖酶Man134A，经鉴定属于糖苷水解酶134家族，是一个新型的β-甘露聚糖酶（Ishihara et al. Journal of BiologicalChemistry, 2015, 46: 27914-27927）。与其他三个家族来源的β-甘露聚糖酶不同的是，糖苷水解酶134家族β-甘露聚糖酶的结构与溶菌酶类似，采取反转机制进行催化（Jin et al.ACS Central Science, 2016, 2: 896-903）。但是，上述β-甘露聚糖酶水解甘露聚糖的水解特性却较为相似，最终产物主要为聚合度在2-4之间的甘露寡糖，很少有聚合度大于4的甘露寡糖产生（Srivastava and Kapoor. Biotechnology Advances, 2017, 35: 1-19）。因此，发掘一种能够生产高聚合度甘露寡糖的新型β-甘露聚糖酶将具有重要的应用前景。