[发明专利]酶活性提升的纤维素酶

说明书

本案系关于一种具提升酶活性的纤维素酶，其氨基酸序列系为将序列编号2第120个位置或与序列编号2具有80％以上序列相似度的序列中对应位置的甲硫氨酸突变成天冬酰胺的序列。

【技术领域】

本案系关于一种纤维素酶，尤指一种具提升酶活性的纤维素酶。

【现有技术】

纤维素是植物细胞壁的主要成分，其占植物干质量的35-50％，故为地球上最丰沛的可再生生物质能(biomass)。纤维素是以葡萄糖为单位，以1,4-β-醣苷键(1,4-β-glycosidic bonds)所键连而成的长链多醣。纤维素微纤维的高度紧密结构有助于生物质能抗降解屏障(biomass recalcitrance)及抵抗微生物攻击。纤维素可以降解成葡萄糖，并作为细菌、酵母菌及真菌等微生物的能量来源。纤维素的完全降解需要几种纤维素酶，例如内切葡聚醣酶(endoglucanase,EC 3.2.1.4)、外切葡聚醣酶(cellobiohydrolase,EC3.2.1.91)、以及葡萄醣苷酶(β-glucosidase,EC 3.2.1.21)。在这些纤维素酶中，内切葡聚醣酶为关键的纤维素分解酶，能够随机水解β-醣苷键而将长链纤维素切成许多小片段的寡糖。内切葡聚糖酶存在于各种微生物中，包括真菌和细菌。基于它们的氨基酸序列相似性，纤维素酶被分类为不同的糖苷水解酶(glycoside hydrolase,GH)家族，包括GH 5、6、10、12、18、45、及74。

近年来，纤维素酵素水解作用的利用被大量研究，且内切葡聚糖酶被广泛应用在各种工业，例如动物饲料、食品制造、纺织工业、及生物燃料生产。根据不同的工业需求，纤维素酶也必须适用于不同的工作条件，因此许多科学家也试图透过在自然界中寻找新基因或修饰现有的酶来找出更好的工业用纤维素酶。在许多修饰酶的策略中，基于结构分析的合理设计的蛋白质工程是改善工业酶的主要策略之一。在此策略中，增加酶活性是改善工业酶的关键点，因为较高的酶活性即代表了工业过程的成本降低，更进而提升了商业利润。

因此，本案即欲藉由分析纤维素酶的酶结构来找出对酶活性具关键性的氨基酸，并进一步修饰酶以提升纤维素酶的酶活性，进而增加纤维素酶的工业应用价值。

【发明内容】

本案之目的在于利用结构分析及点突变技术来改造现有纤维素酶，以有效提升纤维素酶的酶活性，进而增加纤维素酶的工业应用价值。

为达上述目的，本案之一较广义实施方案为提供一种纤维素酶，其氨基酸序列系为将序列编号2第120位置或与序列编号2具有80％以上序列相似度的序列中对应位置的甲硫氨酸突变成天冬酰胺的序列。

在一实施例中，编码该序列编号2的基因系从棘孢曲霉F-50中所分离出来的FI-羧甲基纤维素酶基因。

在一实施例中，该纤维素酶系为一内切葡聚糖酶。

在一实施例中，该纤维素酶的氨基酸序列如序列编号5所示。

本案之另一较广义实施方案为提供一种编码前述纤维素酶之核酸分子。

本案之又一较广义实施方案为提供一种重组质粒，其系包含前述核酸分子。

【附图说明】

图1显示野生型FI-羧甲基纤维素酶的核苷酸序列以及氨基酸序列。

图2显示野生型FI-羧甲基纤维素酶与纤维四糖复合的蛋白质结构。

图3显示点突变技术所采用的引物序列。

图4显示M120N突变型FI-羧甲基纤维素酶的核苷酸序列以及氨基酸序列。

图5显示野生型及M120N突变型FI-羧甲基纤维素酶的纤维素酶活性分析。

【实施方式】