[发明专利]一种优化改良的中性纤维素酶MEG1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，本发明涉及一种优化改良的中性纤维素酶MEG1及其基因和应用。

背景技术

纤维素酶系由三类功能不同但又互补的酶组成。这三类酶分别是内切葡聚糖酶(EG，Cx酶)，可作用于纤维素分子内的无定形区，随机水解β-1，4糖苷键，将长链纤维素分子截短，产生大量的小分子纤维素。内切型纤维素酶可为外切酶提供大量的反应末端，同时它也能水解小分子的纤维素寡糖。外切葡聚糖酶(纤维二糖水解酶，CBH，C1酶)。这类酶作用于纤维素分子的末端，依次从纤维素分子中切下纤维二糖，它可以作用于纤维素分子内的结晶区、无定形区。β-葡萄糖苷酶(纤维二糖酶，BG)，这类酶将纤维二糖水解成葡萄糖，也可以从短链葡聚糖的非还原端切下葡萄糖。好氧的丝状真菌，如常见的木霉、曲霉、青霉等能大量合成纤维素酶并分泌到胞外，各种纤维素酶组分独立存在，为非复合酶系。

纤维素酶最早应用于动物饲料生产，随后是食品行业，紧接着这些酶制剂应用到纺织、洗涤剂和制浆造纸工业；之后，酶制剂的应用急剧增加，尤其是在纺织、食品、酿造和制浆造纸工业。丝状真菌所产纤维素酶大多适应酸性环境，在中性或中性偏碱性条件下酶活力丧失。随着纺织、造纸、洗涤工业的进一步发展，酸性纤维素酶的酶学性质已满足不了实际生产的需求。例如，在纺织品整理方面，中性纤维素酶与酸性纤维素酶相比，其处理效果独特，具有如下优点：1、高反差外观：中性纤维素酶能让织物具有反差大和背着色低的外观，蓝、白色的对比非常强，简化了或省略了清洁工序。2、中性纤维素酶不会使处理后的服装产生严重的背面沾污，具有抗返染，次品率低，产品质量均匀、手感好等特点。3、操作简单，操作人员只需对pH值进行少量控制便可获得稳定的磨蚀效果。此外，在洗涤及造纸工业中，中性或者中性偏碱的环境不利于酸性纤维素酶发挥其水解作用，从而造成资源的浪费和环境的污染。中性纤维素酶则能很好解决这些问题。然而，来源于细菌的中性纤维素酶的产酶量和比活性都较低，这限制了其在生产中的实际应用。丝状真菌来源的纤维素酶具有活性高，稳定性好的特点，因此可以尝试通过基因工程的对来源于丝状真菌的酸性纤维素酶进行改造，以提高其在中性或者中性偏碱性环境下的活性。

里氏木霉(Trichoderma reesei)是在研究和生产中应用最广泛的菌株，它所产的纤维素酶系至少包含2个外切酶(CBH I，CBH II)，5个内切酶(EG I，EG II，EG III，EGIV，EG V)和2个β-葡萄糖苷酶(BGL I，BGL II)。在里氏木霉内切葡聚糖酶中，EG I的含量最大，可占纤维素酶组分总量的5-10％，在内切酶的作用过程中起重要作用。编码EG I的基因序列已经被克隆，其cDNA全长为1380bp，编码459个氨基酸残基的蛋白。EG I发挥作用的最适pH值为5.5，在中性环境下酶活急剧下降。因此，通过基因改造既可以使其最适pH值向中性或者弱碱性偏移，同时也能保持其较高的比活力，在纺织、洗涤、造纸、饲料等领域有较好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种优化改良的中性纤维素酶MEG1。

本发明的另一目的是提供编码上述优化改良的中性纤维素酶的基因MEG1。

本发明的另一目的是提供包含上述优化改良的中性纤维素酶基因的重组载体。

本发明的另一目的是提供包含上述优化改良的中性纤维素酶基因的重组菌株。

本发明的另一目的是提供制备上述优化改良的中性纤维素酶的方法。

本发明的另一目的是提供上述优化改良的中性纤维素酶的应用。

里氏木霉天然EG1的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示：

MAPSVTLPLT TAILAIARLV AAQQPGTSTP EVHPKLTTYK CTKSGGCVAQ

DTSVVLDWNY                                      60

RWMHDANYNS CTVNGGVNTT LCPDEATCGK NCFIEGVDYA ASGVTTSGSS

LTMNQYMPSS                                   120

SGGYSSVSPR LYLLDSDGEY VMLKLNGQEL SFDVDLSALP CGENGSLYLS