[发明专利]一种木聚糖酶及表达木聚糖酶的重组工程菌

说明书

技术领域

本发明属于微生物工程技术领域，具体涉及一种木聚糖酶及表达该木聚糖酶的重组工程菌。 

技术背景

木聚糖酶是可将木聚糖降解成木糖和低聚糖的一类酶的总称，通常所说的木聚糖酶即内切β-1，4-木聚糖酶，内切β-1，4-木聚糖酶作用于木聚糖主链，随机切开木聚糖内部的木糖苷键，将其分解为低聚糖。不同来源木聚糖酶的组成和性质不完全相同，但理化性质存在相似性，如相对分子质量在0.8万-14.5万、pH在3-10范围内稳定，最适范围为4-7；不同来源木聚糖酶等电点在3-10；不同来源的木聚糖酶氨基酸组成相差不大等。 

小麦和玉米等植物性原料中含有大量非淀粉多糖，特别是阿拉伯木聚糖，而它不能被单胃动物利用。当木聚糖进入畜禽小肠后，部分溶于水，使得食糜含水量增加，从而使小肠内容物的黏度增加，阻碍了营养物质和消化酶的结合及营养物质在小肠黏膜上的吸收，另外食糜黏度的增加抑制了内源消化酶的活性，降低了食糜的通过速率；不溶性木聚糖包裹营养物质也阻碍了营养物质的释放，降低了营养物质的消化利用率。众多研究表明：添加木聚糖酶能降解木聚糖、减少微生物定植并维持肠道正常结构，提高动物体对营养物质利用率(梁永，2012)。 

Panbangred和Fukusaki(1985)首次利用大肠杆菌表达矮小芽孢杆菌(Bacillus pumilus IOP)β-木聚糖酶。随后已有数十种不同来源的木聚糖酶基因在原核生物表达系统中实现了表达。目前，对木聚糖酶在不同真核系统中的表达也进行了研究。应用最普遍的真核表达系统是酵母表达系统、昆虫细胞表达系统、动物乳腺表达系统、丝状真菌外源表达系统等。研究证实，酵母表达系统作为成熟的表达系统已使多种不同来源的木聚糖酶实现了高效表达(张红莲等，2003；Moreau等，1992)。 

发明内容

本发明的目的是提供一种木聚糖酶及其重组表达工程菌，即利用基因工程技术手段，将烟曲霉(Aspergillus fumigatus)的木聚糖酶基因转化入毕赤酵母中，构建毕赤酵母工程菌株。该菌株能高效表达木聚糖酶，且生产的木聚糖酶在中性偏酸性条件下具有较高的活性，可广泛应用于饲料添加剂领域。 

本发明一方面涉及一种从烟曲霉(Aspergillus fumigatus)中分离的木聚 糖酶，其特征在于： 

1)氨基酸序列为SEQ ID NO：1的木聚糖酶； 

2)在SEQ ID NO：1中限定的氨基酸中经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有烟曲霉的木聚糖酶功能的，由SEQ ID NO：1衍生的蛋白质。 

上述的烟曲霉的木聚糖酶的编码基因，其核苷酸序列为SEQ ID NO：2。 

本发明还提供用于表达上述木聚糖酶的重组表达载体；所述的重组表达载体携带有序列为SEQ ID NO：2的编码基因。 

本发明另一个方面涉及一种用于表达上述木聚糖酶的毕赤酵母工程菌，该工程菌携带有表达烟曲霉(Aspergillus fumigatus)的木聚糖酶基因的表达载体；该毕赤酵母(Pichia pastoris)ZHE1菌株，已于2012年12月5日保藏于位于武汉珞珈山武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M2012504。 

本发明另一方面涉及上述毕赤酵母工程菌的应用，用于生产木聚糖酶。 

本发明构建的毕赤酵母工程菌能高效表达烟曲霉的木聚糖酶基因，摇瓶发酵酶活达到277U/ml。本发明的重组木聚糖酶在中性偏酸性范围内具有较高的酶活，最适pH值为6.0，在pH 5.0-7.0的范围内能保持80％以上的活性；最适反应温度为55℃，在温度40-60℃的范围内，能保持50％以上的活性。通过在日粮中添加本发明的木聚糖酶，肉鸡的只采食量、只增重分别提高了5.7％、12.2％；粪样中能量含量、蛋白含量比对照组分别降低了0.7％、2％；表观能量利用率提高了2.1％，蛋白质表观利用率提高了6.6％。本发明的木聚糖酶可有效提高饲料中营养物质的利用率，从而节约粮食资源和养殖成本，增加生产效益。 

附图说明

图1：PCR扩增琼脂糖凝胶电泳图。 

图2：毕赤酵母工程菌发酵上清液SDS-PAGE电泳图，箭头所指处为重组木聚糖酶。 

图3：重组木聚糖酶的作用pH-相对酶活曲线。 

图4：重组木聚糖酶的作用温度-相对酶活曲线。 

具体实施方式