[发明专利]一种碱性木聚糖酶突变体及其应用

说明书

本发明涉及基因工程与蛋白质工程技术领域，具体涉及一种新型碱性木聚糖酶突变体。本发明以野生型木聚糖酶H1为基础，提供了包含T34C，D63F，D63Y，A102F，T177C，A186C，T189C中至少一个突变位点的突变体。所述突变体的对高温和碱性环境的耐受性得到显著提高，有利于其在造纸领域的广泛应用。

技术领域

本发明涉及基因工程与蛋白质工程技术领域，具体涉及一种碱性木聚糖酶突变体及其应用。

背景技术

木聚糖是一种多聚五碳糖，是植物半纤维素主要成分，是继纤维素之后的含量第二丰富的再生生物资源。木聚糖主链由D-木糖通过β-1,4-糖苷键连接而成，侧链上连着多种取代基，主要有O-乙酰基、4-O-甲基-D-葡糖醛酸残基、L-阿拉伯糖残基等，故木聚糖属杂合多聚分子。而且这些侧链与植物细胞细胞壁中其他几种多糖（如木质素、纤维素、果胶、葡聚糖等）以共价或非共价键连接故木聚糖的彻底降解需要多种酶参与。

广义的木聚糖酶指能将半纤维素木聚糖彻底降解一组酶的总称，包括多种内切酶和外切酶。通常说的木聚糖酶仅指内切-β-1,4-D-木聚糖酶（endo-β-1,4-D-xylanase）[EC3.2.1.8]，主要降解木聚糖主链骨架，是木聚糖降解酶系中最关键的酶。木聚糖酶也是第一个成为工业用商品酶的半纤维素酶。自Viikari等首次发现使用木聚糖酶处理硫酸盐纸浆能增强制浆漂白度和降低在纸浆漂白等造纸过程中环境污染物的用量后，制浆造纸工业中对木聚糖酶的研究已全面展开，并取得了可喜的成果。将木聚糖酶融入到造纸生产工业中，不仅可以降低原料的黏度，分解多余的半纤维素，促进原料生成可溶性脂类成分，改善纸张性能，更重要的是可利用木聚糖酶对纸浆原料进行预处理，辅助氯气等化学漂白剂渗透到纸浆，大大减少化学漂白剂的使用，进而有效减少环境污染。

目前木聚糖酶的生产主要通过真菌、细菌等微生物获得，但由于天然木聚糖酶温度及酸碱性度耐受性差，活性差、表达水平低、生产成本高，严重限制了它的推广和应用，人工改造技术的出现使得天然木聚糖酶在保留其原有优势特性的同时向着更适合社会生产需要的方向转变，尤其是基因工程技术和蛋白质工程的快速发展成为解决这一缺陷的有效手段。

在纸浆和造纸工业中，造纸工艺多需较高的pH及高温蒸煮的方法除去原浆中的木质素，受这种严格的工艺条件限制，工业生产应用上需要具有耐高温、耐碱、催化活性高、成本低等特性的木聚糖酶。目前的木聚糖酶普遍存在活性不高、酶学性质不能满足工业生产应用的需求、发酵成本过高等问题，限制了木聚糖酶在造纸工业中的应用。大多数自然界中筛选获得的野生型木聚糖酶菌株往往产酶量、酶学性质等都达不到工业化应用的需要，故利用基因工程方法获得高活性且酶学性质优良的木聚糖酶编码基因和构建高效的表达菌株是研究的趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型碱性木聚糖酶突变体。所述突变体的耐热性得到显著提高，有利于其在造纸领域的广泛应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明涉及一种木聚糖酶突变体，其包含与SEQ ID NO:1具有至少90%同一性的氨基酸序列，且与SEQ ID NO:1相比在选自下组中的至少一个位置上包含氨基酸的取代：34，63，102，177，186，189。

在本发明的一些实施例中，所述突变体的氨基酸序列与SEQ ID NO:1相比具有至少91%，92%，93%，94%，95%，96%，97%，98%，或至少99%的同一性。

在一些更具体的实施例中，所述突变体的氨基酸序列与SEQ ID NO:1相比具有至少99.1%，99.2%，99.3%，99.4%，99.5%，99.6%，99.7%，99.8%，或至少99.9%的同一性。

在本发明的一些实施例中，所述突变体包含下组中至少一个氨基酸的取代：T34C，D63F，D63Y，A102F，T177C，A186C，T189C。