[发明专利]一种甘露糖苷酶的工程菌株及其应用

说明书

本发明公开了一种甘露糖苷酶的工程菌株及其应用，属于生物工程技术领域。本发明采用来源于嗜热菌Thermobifida fusca来源的甘露糖苷酶编码TFMS，重组至大肠杆菌表达系统实现了高效活性表达，重组表达的TFMS酶可以水解魔芋甘露聚糖、瓜尔豆胶、刺槐豆胶以及棕榈甘露聚糖等底物，产生的甘露寡聚糖产物主要包括甘露糖、二糖、三糖以及寡糖。本发明为高效制备甘露寡糖奠定了一定的基础，适合于工业化生产应用。

技术领域

本发明涉及一种甘露糖苷酶的工程菌株及其应用，属于生物工程技术领域。

背景技术

甘露聚糖(Mannan)是一种广泛存在于自然界中的半纤维素聚多糖。广泛存在于魔芋粉、瓜儿豆胶、田著胶和石斛等植物体及多种微生物细胞壁内。依据来源不同，可将其分为4个子家族，分别为纯甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖。甘露聚糖是一种优良的低热量、高纤维素的水溶性膳食纤维，已在造纸纺织、石油工业、化妆品、食品和医药等行业广泛应用。甘露聚糖作为一种膳食补充剂和食品添加剂，被广泛应用于调节溶解度，甜味剂和改善食品风味等。甘露寡糖作为生物体内重要的代谢中间产物，广泛参与合成糖蛋白和免疫调节。甘露糖具有一定的免疫原性，能够刺激机体免疫应答，从而增强动物体的细胞和体液免疫反应。甘露寡糖也能可通过刺激肝脏分泌甘露结合蛋白，激活补体系统发挥调理和天然抗感染免疫的功能，对肠道病原微生物有很好的识别、黏附和排除作用，在畜牧生产中有效代替抗生素添加剂的滥用弊端。而最新研究表明，甘露寡糖可以显著抑制肿瘤的生长，在体内甘露糖联合化疗药物如药阿霉素等使用，可以显著提高抗癌效果，并可明显延长机体生存期。

由于天然甘露聚糖分子量高、粘稠度大，使其在医药和食品加工领域的使用受到严重限制。提纯后的产品还需要进一步通过酸水解、酶法水解或者物理降解等方法制备为低聚甘露糖使用，而水解程度的不一也会对产品的质量稳定性产生较大的影响。因而这些因素导致了医药级和食品级的甘露聚糖生产成本居高不下。两种主要的甘露聚糖降解酶是β-甘露聚糖酶(1,4-β-D-甘露聚糖水解酶，EC 3.2.1.78)和β-甘露糖苷酶(1,4-β-D-甘露糖苷水解酶，EC3.2.1.25)。β-甘露聚糖酶是一种内切酶，催化甘露聚糖主链上β-1,4键的随机水解，产生不同分子量的寡聚糖产物。而β-甘露糖苷酶是一种外切酶，可从链的非还原端裂解β-1,4-连接的甘露糖苷键。而两种酶在底物偏好上存在区别，前者主要作用于长链底物，后者主要作用于甘露寡聚糖底物。因此两种酶协同作用于甘露聚糖和甘露寡糖，释放甘露寡糖和单糖甘露糖。然而，迄今为止，大多数被报道和表征的β-甘露聚糖水解酶都是随机性内切甘露聚糖酶。因此挖掘性能优异的β-甘露糖苷酶外切酶用于甘露寡糖及其甘露糖的酶法催化生产具有重要的应用价值和经济效益。

发明内容

[技术问题]

提供一种催化甘露聚糖获得单糖的β-1，4外切甘露糖苷酶的编码基因。

[技术方案]

本发明提供了一种编码β-1，4外切甘露糖苷酶的基因，所述核苷酸序列如SEQ IDNO.2所示。

在一种实施方式中，所述β-1，4外切甘露糖苷酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明提供了携带权利要求1所述基因的载体。

本发明提供了表达权利要求2所述载体的基因工程菌。

在一种实施方式中，所述基因工程菌以pET序列为载体。

在一种实施方式中，所述基因工程菌以大肠杆菌为宿主，包括但不限于：E.coliBL21、E.coli BL21(DE3)、E.coli JM109、E.coli DH5α或E.coli TOP10。

本发明提供了一种制备甘露寡糖的方法，所述方法以甘露聚糖为底物，以上述基因工程菌或上述基因工程菌的代谢产物作为催化剂，进行转化反应。