[发明专利]一种酸性β-葡聚糖酶P-Bglu16A及其基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体地，本发明涉及一种酸性β-葡聚糖酶P-Bglu16A及其基因和应用。

背景技术

β-葡聚糖是谷物类植物细胞壁的主要成分，在大麦、燕麦、小麦、水稻胚乳细胞壁中含量尤为丰富(Buliga et al.Carbohydr Res 1986，157：139-156)。β-葡聚糖是由1200个以上吡喃型D-葡萄糖残基以β-1，4和1，3-糖苷键连接形成线型分子。β-葡聚糖独特的分子结构使其能以高分子量的形式溶于水，且溶液粘度很高，给工业生产带来诸多不便。如：β-葡聚糖在消化道中吸水膨胀黏连，使其成为限制麦类饲料营养成分有效利用的主要抗营养因子。高分子量的大麦β-葡聚糖可引起麦汁和啤酒粘度增加，致使麦汁过滤困难、得率降低，啤酒非生物性浑浊，影响啤酒的稳定性和质量。

β-葡聚糖酶可以将β-葡聚糖水解成为较小的聚合物，消除β-葡聚糖造成的负面影响，是饲料工业和啤酒行业中广泛使用的一种酶。根据酶作用底物糖苷键的类型和机制，可将β-葡聚糖酶分为β-1，3(4)-葡聚糖酶(EC 3.2.1.6)、β-1，4-葡聚糖酶(纤维素酶，EC 3.2.1.4)、β-1，3-葡聚糖酶(昆布多糖酶，EC 3.2.1.39)、β-1，3-1，4-葡聚糖酶(地衣多糖酶，EC 3.2.1.73)等(McCarthy et al.Int J Biol Macromol.2003，33：141-148；Boyce and Walsh.Appl Microbiol Biotechnol.2007，76：835-8412007)。

β-葡聚糖酶广泛的存在于植物和微生物中。微生物β-葡聚糖酶因其具有活力高、成本低、来源稳定、提取方便等优点而成为β-葡聚糖酶的重要来源。现在人们主要从细菌如枯草芽孢杆菌或真菌如黑曲霉、木霉等微生物中提取β-葡聚糖酶，而天然菌株产葡聚糖酶的量较低是限制其工业化生产的一个重要因素。1983年爱尔兰学者首先从枯草芽孢杆菌中克隆到β-葡聚糖酶基因(Cantwell and McConnell.gene.198323(2)：211-219)。随后，人们从许多微生物中克隆得到了β-葡聚糖酶基因，并进行序列分析和异源表达。根据氨基酸序列的相似性，β-葡聚糖酶多属于糖苷水解酶第1、5、7、9、12、16和45家族。第16家族的β-葡聚糖酶多来源于细菌，而真菌16家族β-葡聚糖酶则报道的很少。

β-葡聚糖酶是最早的应用于饲料工业的酶类，主要来自芽孢杆菌的16家族β-葡聚糖酶，其作用pH为中性限制了其在饲料中的应用效果。饲料用β-葡聚糖酶的作用环境是动物的胃肠道，单胃动物的胃呈酸性，pH值在2.0～3.5。这就要求优良的饲料用β-葡聚糖酶的最适pH为酸性，而且在pH2.0到6.5这一范围内均能维持高活性，这样酶的作用时间最长，能最高地发挥其效率。另外，动物胃肠道中分泌胃蛋白酶、胰蛋白酶等多种蛋白酶以消化食物，β-葡聚糖酶本身就是一种蛋白质，也有可能被这些蛋白酶降解而失去活性，这就要求饲料用β-葡聚糖酶必需对动物胃肠道中的蛋白酶有一定的抗性。挖掘分离酸性、高比活、抗蛋白酶的性质优良的葡聚糖酶和葡聚糖酶基因，并实现葡聚糖酶的高效表达，仍然是提高β-葡聚糖酶饲用效果、提高产量、降低生产成本的关键。

本发明从云南锡矿的酸性废水中分离的Penicillium sp.WN1菌株中得到了一个新的β-葡聚糖酶基因，编码的β-葡聚糖酶具有在酸性及偏中性的pH范围有高活性及稳定性、高比活、强的蛋白酶抗性、良好的热稳定性、容易发酵生产等特点。所有这些优点都意味着本发明的新的β-葡聚糖酶在饲料及食品等行业，与现有β-葡聚糖酶相比，将会更有应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种酸性β-葡聚糖酶P-Bglu16A。

本发明的另一目的是提供编码上述酸性β-葡聚糖酶的基因。

本发明的另一目的是提供包含上述酸性β-葡聚糖酶基因的重组载体。

本发明的另一目的是提供包含上述酸性β-葡聚糖酶的重组菌株。

本发明的另一目的是提供制备上述酸性β-葡聚糖酶的方法。

本发明的另一目的是提供上述酸性β-葡聚糖酶的应用。

本发明分离筛选出一种生产上述酸性β-葡聚糖酶P-Bglu16A的青霉WN1(Penicillium sp.)，于2011年8月11日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，100101)，其保藏号为：CGMCC No.5131。