[发明专利]具有增强纤维素分解活性的多肽及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种具有增强纤维素分解活性的多肽及其编码基因与应用；本发明的多肽来源于Neosartorya fischeri，该多肽自身具有降解可溶性多糖的活性；当它添加到其他微生物分泌的糖苷酶中或者在其他分泌糖苷酶的微生物中表达后，能帮助提高了原有微生物酶系降解纤维素等多糖的效率。特别是该多肽的N端的247个氨基酸部分，能显著提高原有微生物酶系中的LPMO酶活活性，从而进一步提高了原有微生物酶系降解纤维素等多糖的效率降解纤维素等多糖的效率。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种具有增强纤维素分解活性的多肽及其编码基因与应用。

背景技术

木质纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种复杂多糖，由吡喃型D-葡萄糖残基通过β-1,4-糖苷键相连接组成不分支的纤维素链，链与链之间再通过氢键相互缔合，平行排列形成纤维素(Schwarz，2001)。将木质纤维素转化为人类亟需的食物、能源和化工原料，对于解决世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有重要的意义。

目前，木质纤维素的降解主要有酸水解和酶水解两种途径，其中，酸水解的转化率一般低于60％，并且会生成大量发酵抑制物；而纤维素酶法的转化率可以超过90％，不仅产物专一，副产物少，而且具有反应条件温和、对环境污染小等优点。传统的纤维素酶主要是在外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶、纤维二糖酶等一系列糖苷水解酶的作用下，通过打断β-1,4-糖苷键的方式来降解纤维素以及多糖。但由于木质纤维素是植物细胞及组织的主要成分，天然具有抵御纤维素酶降解的能力，组分间通过氢键形成十分牢固的纤维素微纤丝结晶结构，继而与半纤维素、木质纤维素形成高聚复合物，这就使得木质纤维素难以被纤维素酶水解，成为有效利用木质纤维素制备生物燃料及生物工业炼制的主要障碍。

近年来溶解性多糖单加氧酶(Lytic polysaccharide monooxygenase,LPMO)成为了木质纤维素资源开发研究的新热点。与传统糖苷水解酶水解多糖的方式不同，LPMO是一种全新的生物质降解酶，是通过氧化作用断裂糖苷键产生寡糖链，暴露更多糖苷水解酶结合的位点，从而加快反应进程，提高寡糖或单糖的生成量。真菌中的LPMO属于GH61家族糖苷酶，又被命名为Auxiliary Activity family 9(AA9)，LPMO_AA9也被称为可溶性多糖单加氧酶。近期研究发现(孙小宝,万嘉欣,曹佳雯,斯越秀,王谦.溶解性多糖单加氧酶的研究进展[J].生物工程学报,2018,34(2):177～187)，LPMO_AA9可有效协同纤维素酶的作用，在氧化和水解断裂两种方式的协同作用下，加快纤维素以及多糖的降解。

尽管过去几年对于LPMO的研究取得了很多成果，但仍存在很多问题需要解决，如LPMO_AA9的来源相对较少，外源表达水平相对较低，不利于后续的研究应用。因此，丰富AA9蛋白的来源是应用于纤维素酶解方面的关键。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种新的具有增强纤维素分解活性的多肽(AA9)及其编码基因与应用。本发明的多肽来源于Neosartorya fischeri，该多肽自身具有降解可溶性多糖的活性；当它添加到其他微生物分泌的糖苷酶中或者在其他分泌糖苷酶的微生物中表达后，能帮助提高了原有微生物酶系降解纤维素等多糖的效率。特别是该多肽的N端的247个氨基酸部分，能显著提高原有微生物酶系中的LPMO酶活活性，从而进一步提高了原有微生物酶系降解纤维素等多糖的效率降解纤维素等多糖的效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供具有增强纤维素分解活性的多肽在如下1)-4)至少一项中的应用；

1)降解可溶性多糖；

2)提高纤维素酶降解纤维素的效率；

3)提高微生物酶系中LPMO酶活活性；

4)作为或制备具有增强纤维素分解活性的辅助活性酶；