[发明专利]一种褐藻胶裂解酶系及其应用

说明书

本发明属于酶工程技术领域，涉及一种褐藻胶裂解酶系及其应用。一种褐藻胶裂解酶系，包含内切酶AlyPB1和外切酶AlyPB2；所述内切酶AlyPB1氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示；外切酶AlyPB2氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。该酶系可应用于生产生物乙醇。两种褐藻胶裂解酶具有良好的协同作用，当两种酶以1:1的酶活比混合时，单糖的生成量是单独的外切酶降解褐藻胶时的6‑8倍，大大提高了褐藻胶的糖化效率，为生物乙醇的生产提供了高效新颖的候选酶系。

技术领域

本发明属于酶工程技术领域，涉及一种褐藻胶裂解酶系及其应用。

背景技术

随着世界能源需求的不断增长，化石燃料资源的迅速枯竭及其所产生的环境问题逐渐引起了人们的注意。大型藻类作为生产生物燃料的理想原料近来受到极大的关注。由于其不含纤维素，生产过程不占用耕地和消耗淡水资源，不使用肥料，可控制大气中的二氧化碳及能够规避与粮食供应之间的矛盾等优点，使之成为第三代可再生资源的重要候选（MacDonald LC, Weiler EB, Berger BW. Engineering broad-spectrum digestionofpolyuronides from an exolytic polysaccharidelyase. Biotechnology forBiofuels. 2016;9(1):43. Medipally SR, Yusoff FM, Banerjee S, Shariff M.Microalgae as sustainable renewable energy feedstock for biofuel production.BioMed Res Int. 2015;2015:519513. Wargacki AJ, Leonard E, Win MN, RegitskyDD, Santos CN, Kim PB, CooperSR, Raisner RM, Herman A, Sivitz AB, et al. Anengineered microbial platform for direct biofuel production from brownmacroalgae. Science (NewYork, NY). 2012;335(6066):308-13.）。褐藻胶（alginate）是褐藻类植物细胞壁和胞间质中最丰富的碳水化合物，约占褐藻干重的40%（Peng CE, WangQB, Lu DR, Han WJ, Li FC. A Novel Bifunctional Endolytic Alginate Lyase withVariable Alginate-Degrading Modes and Versatile Monosaccharide-ProducingProperties. Frontiers in Microbiology. 2018;9(167):1-14.）。褐藻胶是由β-D-甘露糖醛酸(β-D-Mannuronate,M)及其C5差向异构体α-L-古罗糖醛酸(α-L-Guluronate,G)通过β-1，4糖苷键连接形成的线性阴离子酸性多糖，根据两种糖醛酸排列顺序的不同，分为聚甘露糖醛酸区段(PolyM)、聚古罗糖醛酸区段(PolyG)以及甘露糖醛酸和古罗糖醛酸交替嵌段(PolyMG/GM)（Cheng YY, Wang DD, Gu JY, Li JG, Liu HH, Li FC, Han WJ.Biochemical Characteristics and Variable Alginate-Degrading Modes of a NovelBifunctional Endolytic Alginate Lyase. Applied and EnvironmentalMicrobiology. 2017;83(23):e01608-17.）。植物来源与细菌来源的褐藻胶基本组成单元相似，但细菌来源的褐藻胶C2或C3位羟基容易被不同程度乙酰化。褐藻胶无毒无害，因具有凝胶性、高黏性、生物相容性以及螯合金属离子等特点，被广泛的应用于食品、医药、化工、纺织、生产生物乙醇等行业中（Han WJ, Gu JY, Cheng YY, Liu HH, Li YZ, Li FC.Novel alginate lyase (Aly5) from a polysaccharide-degrading marine bacterium,Flammeovirga sp. strain MY04: effects of module truncation on biochemicalcharacteristics, alginate degradation patterns, and oligosaccharide-yieldingproperties. Applied and Environmental Microbiology. 2015;82(1):364-74.）。