[发明专利]一种多功能融合酶XABT基因及构建方法和应用

说明书

本发明公开了一种多功能融合酶XABT基因及构建方法和应用，该多功能融合酶XABT基因，可以同时表达表达木聚糖酶、植酸酶、葡聚糖酶和纤维素酶，并具有高效的酶活，该多功能融合酶强化了葡聚糖酶活性，对含葡聚糖较高的大麦、燕麦、黑麦、小麦及其麸皮类日粮具有更强的消化能力。亦可以用于制备节粮环保转基因经济动物，消除饲料中主要抗营养因子，达到提高饲料消化率，减少污染排放的目的。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种多功能融合酶XABT基因及构建方法和应用。

背景技术

饲料中含有大量的纤维素、半纤维素(阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖等)、果胶等非淀粉多糖(NSP)抗营养因子，是影响饲料氮和能量利用的主要抗营养因子。植酸是植物磷的主要存在形式，猪自身缺乏植酸酶，无法消化利用其中磷，造成植物源磷的浪费和环境污染。

尽管饲料工业中非淀粉多酶和植酸酶的应用已经初见成效，但是其在实际生产应用中依然存在一系列问题。酶制剂行业主要依靠微生物发酵生产工业用酶，产酶微生物种类繁多，单条生产线往往只用于一种高产菌株的生产，生产多种NSP酶就需要动用多条生产线，造成酶制剂生产成本增加；另外，由于动物胃肠道复杂的生理环境和饲料加工过程的特殊工艺需求，目前绝大多数开发饲料用酶性质不稳定，饲料酶制剂的活力及稳定性在制粒、加工、膨化和储存等过程中易受各种因素影响，而造成酶活性丧失，从而影响酶制剂的实际使用效果。此外，饲料酶制剂的添加成本高。

利用转基因育种技术培育在猪体内表达自身缺乏的消化酶的动物新品种是解决饲料抗营养问题的新途径。2001年加拿大科学家Golovan等(2001)首次利用将大肠杆菌耐酸性植酸酶appA基因整合到猪体内，提高饲料磷的消化率，粪磷排放量显著降低75％。2013年本课题同样利用猪腮腺分泌蛋白上游调控区域成功制备得到转纤维素酶基因小鼠(Huang et al.,2013)和转甘露聚糖酶基因小鼠(李紫聪等，2013)，2018年zhang等用2A多肽将木聚糖酶-葡聚糖酶-植酸酶融合后导入猪的基因中，提高猪生产性能，减少磷氮排放。在公开号为CN106086068A专利中亦公开了利用2A连接肽，实现了果胶酶-木聚糖酶-植酸酶-纤维素酶融合表达，但表达效率不高。然而这些现有技术，存在如下问题，转单基因，表达量高，但表达酶种类少，消除个别饲料营养因子对动物性能改善水平有限，经济价值不大。2A介导的转多基因依然存在共表达效率不高，多基因融合酶的首尾基因表达不一致，且基因排列顺序困难的问题。

多基因重组融合蛋白的构建需要两个因素：组成蛋白和连接肽。组成蛋白是根据所需融合蛋白产物的功能来进行选择的，在大多数情况下是相对简单的。而选择合适的连接肽却较困难，且在融合蛋白的设计过程中容易被忽略。若功能域不用连接肽直接进行融合会导致一些不良结果，如融合蛋白的错误折叠，产量低或者活性受损等。因此，连接肽的理性设计和选择对于融合蛋白的构建十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能融合酶XABT基因及构建方法和应用，该多功能融合酶XABT基因，可以同时表达表达木聚糖酶、植酸酶、葡聚糖酶和纤维素酶，并具有高效的酶活，该多功能融合酶强化了葡聚糖酶活性，对含葡聚糖较高的大麦、燕麦、黑麦、小麦及其麸皮类日粮具有更强的消化能力。亦可以用于制备节粮环保转基因经济动物，消除饲料中主要抗营养因子，达到提高饲料消化率，减少污染排放的目的。

根据本公开的一个方面，提供了一种多功能融合酶XABT基因，该XABT基因可以高效表达木聚糖酶、植酸酶、葡聚糖酶、纤维素酶，若将其用于转基因动物和酶发酵工业生产，能显著提高基因转移和酶的生产效率，具有重要的经济价值。