[发明专利]一种碱性热稳定酯酶K91 Est8及其基因

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体地说是一种耐热芽孢杆菌来源的酯酶K91 Est8及其基因。

背景技术

    酯酶（esterase, EC 3.1.1.1）是一类能够催化酯键水解和形成的酶类，广泛分布于动物、植物和微生物中（Melloney J, et al., Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 2005, 32: 261-270）。酯酶能够水解或者合成酰基链长度小于10的水溶性的甘油酯类，而脂肪酶一般以酰基链长度大于等于10个碳原子的甘油酯为底物，不过大多数脂肪酶也能水解酯酶的底物。大部分酯酶属于典型的α/β水解酶超家族，含有典型的GxSxG的保守序列，其中在S（serine）位点构成了一个serine-aspartate-histidine的催化三联体结构（Kakugawa S, et al., Appl Microbiol Biotechnol. 2007, 74: 585–591）。此外，还有一类酯酶序列中含有不同于传统GxSxG的保守序列、其含有独特的GDSL的保守序列，是一类新家族的酯酶。GDSL家族的酯酶含有5段保守序列区（five consensus sequence blocks I-V），在5段保守序列区中含有4个较保守的催化位点Ser，Gly，Asn和His，因此又可以分为SGNH亚家族酯酶（John M, et al., The Journal of Biological Chemistry. 2013, 288: 2605-2613）。本发明的酯酶K91 Est8属于GDSL酯酶家族中SGNH亚家族酯酶。

酯酶是一种重要的工业酶类，在催化酯水解、酯合成、酯交换等过程中有重要应用价值，具有良好的区域选择性和立体选择性（Ramos Tombo, et al.,Agricultural and Biological Chemistry. 1987, 51: 1833-1838）。目前已从链霉菌属（Streptomyces sp.）、假单胞菌属（Pseudomonas sp.）、乳杆菌属（Lactobacillus sp.）、微球菌属（Micrococcus sp.）等微生物中克隆到酯酶基因，已经应用于食品、化工、洗涤、皮革、纸张等工业中，主要用于水解反应。此外，酯酶还被应用于制药、染料、杀虫剂和杀菌剂等工农业废水中硝基苯酚类毒性污染物的降解，在生物技术领域扮演着极其重要的角色（Jaeger K.E, et al., Trends in Biotechnology. 1998, 16(9): 396-403）。

然而，天然菌株产酶低、难以大量生产，生产成本高，限制了其推广应用，且从微生物中克隆到的酯酶也仍然较少，难以满足食品、化工等工业快速发展，以及环境可持续、健康发展的需求。此外，一般酯酶由于稳定性差，易失活，也限制了其广泛利用。嗜热及耐热菌来源的酯酶由于在高温和有机溶剂中很好的稳定性，不仅可以延长酯酶的使用时间，还能扩大其应用范围，已成为生物技术应用领域关注的焦点。因此，开发在高温环境下具有较高催化活力的酯酶应用于工业领域，有很好的前景和价值，也有利于研究酯酶的催化机制。

发明内容

本发明的目的是提供一种碱性热稳定酯酶K91 Est8。

本发明的再一目的是提供编码上述酯酶的基因。

本发明的另一目的是提供包含上述基因的重组载体。

本发明的另一目的是提供包含上述基因的重组菌株。

本发明从耐热芽孢杆菌K91基因组中克隆到酯酶基因K91 Est8，属于GDSL酯酶家族中的SGNH-serine水解酶亚家族。K91 Est8与表达载体pEASY^TM-E2连接后，转化到大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达并对其酶学性质进行了初步研究，为进一步研究酯酶 K91 Est8对农药的降解奠定了理论基础。

本发明所述酯酶K91 Est8可得自芽孢杆菌（Bacillus sp.），如Bacillus sp. ATCC 31072，K91 Est8的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。