[发明专利]一种真菌毒素ZEN降解酶突变体及其应用

说明书

本发明公开了一种真菌毒素ZEN降解酶突变体及其应用，属于生物工程技术领域。本发明公开了来源于Gliocladium roseum MA918的玉米赤霉烯酮降解酶(简称ZENG酶)作为亲本，利用基因突变技术，第134位的组氨酸His和136位的丝氨酸Ser同时替换成苯丙氨酸Phe，得到双突变体H134F/S136F。最适催化条件下，酶在53℃保温2min后残余酶活提高了36％；保温5min后的残余酶活提高了33％；保温7min后残余酶活提高了12％。在58℃保温2min后残余酶活提高了34％，保温5min后的残余酶活提高了13％。

技术领域

本发明涉及一种真菌毒素ZEN降解酶突变体及其应用，属于生物工程技术领域。

背景技术

玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)又称F-2毒素，是一种由禾谷镰刀真菌、黄色镰刀真菌以及克地镰刀真菌等多种镰刀霉菌产生并释放到土壤环境中的真菌类毒素。ZEN的化学结构由Urry在1966年用核磁共振、经典化学和质谱等技术确定，并被命名为：6-(10-羟基-6氧基-十一碳烯基)β-雷锁酸内酯。ZEN在世界各地的谷物及其副产品中污染广泛，给种植业和养殖业带来巨大损失，也对食品安全构成严重威胁。

目前，ZEN的降解方法可分为三类，即物理法、化学法和生物法。

物理法主要包括人工剔除、水洗、脱壳、高温、压煮、吸附剂吸附等。对于轻度ZEN污染的谷物可以采用剔除、水洗等手段部分清除ZEN；由于ZEN的热稳定性较好，在120℃条件下加热4h也不分解，所以热处理和压煮等方式主要对产生ZEN的真菌起杀灭作用，对ZEN的破坏作用较小，而且高温破坏了食品和饲料的营养价值，影响食品的口感；吸附法主要是利用疏水作用来达到清除食物中真菌毒素的目的，常用的吸附剂包括酵母细胞壁、活性炭、蒙脱石特别是改性蒙脱石、高岭土和消胆胺等，但吸附剂在吸附毒素的同时，也会结合饲料中如氨基酸和维生素等一些重要的营养物质，影响粮食中的营养物质，降低产品品质，而且毒素也不能被完全降解，因此会对环境造成严重影响。

化学法的降解原理是氧化降解，ZEN的化学结构在O₃，H₂O₂等作用下发生改变，最后变成无毒的ZEN副产物。但化学法工作量较大，并且操作时间较长，氧化降解ZEN的同时也会对饲料中的营养成分产生破坏作用，因此仍需改进。

生物法的原理是利用微生物菌体吸附和微生物自身或其产生的酶类降解ZEN，使其成为无毒的产物。特别是后者，具有降解ZEN能力的关键酶基因正是目前生物方法研究的重点。目前玉米赤霉烯酮的生物降解技术研究仍然有很多不完善的地方，例如关于酶类降解转化ZEN的原理研究不够深入，同时ZEN降解菌功能易衰退以及不稳定等问题层出不穷，有待改进。

因此，提供一种行之有效的生物降解ZEN的方法，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种热稳定性提高的真菌毒素ZEN降解酶突变体，其氨基酸序列是：

(a)如SEQ ID NO.4所示；

(b)或者，在(a)限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有ZEN降解酶活性的由(a)衍生的蛋白质。

本发明的目的之一是提供编码上述真菌毒素ZEN降解酶突变体的基因。

进一步地，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。

本发明的目的之一是提供含上述基因的质粒，所述质粒包括但不限于pET系列质粒。

进一步地，所述质粒包括pET-22b(+)。

本发明的目的之一是提供表达上述真菌毒素ZEN降解酶突变体的大肠杆菌。

进一步地，所述大肠杆菌为大肠杆菌BL21(DE3)。