[发明专利]高活性的聚木醣酶的突变基因及其点突变方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种高活性的聚木醣酶的突变基因及其点突变方法，其是利用该点突变方法将一聚木醣酶的基因的第58个氨基酸由天门冬酰胺〔asparagine〕突变为天门冬胺酸〔aspartic acid〕，以形成该高活性的聚木醣酶的突变基因。

背景技术

一般而言，聚木醣〔xylan〕大多存在于植物的结构性多醣中，其是具有保护植物的纤维质的功能，因此聚木醣对于人类开发植物资源时视为一种障碍。例如，在造纸过程中所形成的纸浆中，聚木醣将与植物的木质素粘附于植物的纤维质的表面，通常必须利用一氯化物对纸浆进行一漂白作业。在漂白作业完成后，氯化物所产生的化学副产物是具有毒性及致癌性，且将持久性〔persistent〕的累积〔bioaccumulating〕在自然环境内，进而对自然环境及生态造成严重影响。

在畜牧业上，当一饲料进入动物的消化系统时，由于饲料已含有纤维质及半纤维质，同时饲料的许多可被利用养分往往被本身的纤维质及半纤维质包覆着，因而阻绝养分受其它酵素作用或肠胃道吸收，进而影响动物的生长，且未经利用的养分，一旦排出动物体外后，必然形成一污染源，并造成环境品质的低落。因此，如何分解移除聚木醣是为业界相当重要的课题。

一般而言，由于分离自一瘤胃微生物(rumenmicroorganisms)的传统聚木醣酶是具有分解聚木醣的能力，因此可有效改善上述问题。就造纸业而言，聚木醣酶可分解纸浆中的半纤维素而瓦解木质素与纤维素及半纤维素的连结，如此，纸浆能释放出木质素，进而完成漂白作用。

在食品加工业而言，除可分解果汁中的半纤维质外，更可用以制造一木寡糖作为各种食品原料。

若应用在畜牧业时，则可将木寡糖添加至饲料内，利用该聚木醣酶分解该饲料中的聚木醣，以帮助养分容易被动物的消化系统吸收，进而改善或提高动物的营养吸收量。

然而，基于上述传统聚木醣酶的活性有限，以致往往需要提高聚木醣酶的使用量，进而造成大量使用及成本较高的缺点。

再者，传统点突变方法由于无法提高聚木醣酶的酵素活性，造成聚木醣酶的酵素活性不足。

点突变是常用来改善酵素特性的一种方式，一传统点突变方法是如Joshi et al.发表于J.Mol.Biol.(2000)299，255-279的Hydrogen Bonding and Catalysis：A NovelExplanation for How a Single Amino Acid Substitution CanChange the pH Optimum of a Glycosidase所示，其是将一Bacillus circulans的聚木醣酶的第35个氨基酸由天门冬酰胺突变为天门冬胺酸时，使得聚木醣酶的pKa值下降，进而提高聚木醣酶的耐酸性。传统点突变方法仅能提高聚木醣酶的耐酸特性，仍具有无法有效改善聚木醣酶的酵素活性不足的缺点。

有鉴于此，本发明是利用一点突变方法将一聚木醣酶的基因的第58个氨基酸由天门冬酰胺突变为天门冬胺酸，以形成一高活性的聚木醣酶的突变基因。藉此，本发明确实可有效提高聚木醣酶的酵素活性，进而降低使用成本。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高活性的聚木醣酶的突变基因，且高活性的聚木醣酶的突变基因的第58个氨基酸是为天门冬胺酸，使得本发明具有提高酵素活性的功效。

本发明的次要目的是提供一种点突变方法，其是将一酵素的基因中的至少一氨基酸由天门冬酰胺突变为天门冬胺酸，以形成酵素的一突变基因，进而使得本发明具有提高酵素活性及降低使用成本的功效。

本发明的目的是这样实现的：一种高活性的聚木醣酶的突变基因，其特征是：该聚木醣酶的突变基因的第58个氨基酸是为天门冬胺酸。〔aspartic acid〕(该活性的聚木醣酶的突变基因的基因序列是含有如序列识别编号：3〔SEQ ID NO：3)的全部序列)，或该聚木醣酶的突变基因的第38个氨基酸为天门冬胺酸(aspartic acid)(该聚木醣酶的突变基因的基因序列是如序列识别编号：4〔SEQ ID NO：4〕所示)。