[发明专利]一种分泌融合基因usp45-bgl1及其所编码的蛋白和应用

说明书

本发明属于应用工业微生物领域，公开了一种分泌融合基因usp45‑bgl1及其所编码的蛋白和应用，该融合基因usp45‑bgl1包含乳酸乳球菌分泌蛋白基因usp45的基因片段(81bp)和瑞氏木霉bgl1基因中编码β‑葡聚糖苷酶的核苷酸序列(2139bp)，其核苷酸序列为SEQ ID No.1，全长为2220bp，G+C含量57.21％，编码740个氨基酸。利用该融合基因构建的工程乳酸乳球菌菌株能高效分泌表达β‑葡聚糖苷酶，细胞外分泌β‑葡聚糖苷酶的活性为131mU/ml，能够有效地降解羧甲基纤维素钠。生产的酶制剂安全，能够有效利用纤维素，可用于食品、能源、医药、饲料、纺织、洗涤等工业，具有可观的经济效益。

技术领域

本发明属于应用工业微生物领域，涉及一种纤维素水解酶β-葡萄糖苷酶融合基因及其所编码的蛋白和应用。生产的酶制剂安全，能够有效利用纤维素，可用于食品、能源、医药、饲料、纺织、洗涤等工业，具有可观的经济效益。

背景技术

纤维素是高等植物细胞壁的主要成分，占植物干重的30％～50％，是地球上分布最广、再生性最佳的结构性碳水化合物，占地球总生物量的40％。对人类而言，纤维素即是自然界中数量最大的可再生性能源，也是自然界碳素循环的中心环节。纤维素的利用与转化对于解决世界能源危机、粮食短缺和环境污染等问题具有十分重要的意义。

纤维素酶是分解纤维素的一类酶。里氏木霉是高效产纤维素酶的真核生物，其产生的纤维素酶具有酶系完全，活性高，能分泌到细胞外，便于分离提纯等优点，被广泛应用于能源、食品、医药、饲料和化工等工业领域。根据催化反应功能的不同，纤维素酶可分为内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。内切葡聚糖酶可随机水解纤维素非结晶区的β-1,4-糖苷键，将长链纤维素分子截短，产生大量非还原性末端，外切葡聚糖酶可从纤维素线状分子的非还原性末端水解切下纤维二糖单位，β-葡萄糖苷酶则将纤维二糖水解成葡萄糖。里氏木霉分泌的β-葡萄糖苷酶是纤维素降解过程中的关键酶，它能够控制纤维素的水解效率，解除纤维二糖对内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶的抑制。目前，里氏木霉的内切葡聚糖酶基因和外切葡聚糖酶基因分别成功地在乳酸乳球菌中表达，尚无里氏木霉的β-葡萄糖苷酶基因在乳酸乳球菌中成功表达的报道。纤维素降解成水溶性碳水化合物需要内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶协同作用，尚未发现应用内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶基因工程乳酸菌降解纤维素的报道。因此，构建出能分泌β-葡萄糖苷酶的基因工程乳酸菌，以期更好地开发利用纤维素物质资源，实现纤维素物质的价值提升，对人类的可持续发展具有重要的应用前景。

发明内容

本发明的目的是利用乳酸乳球菌分泌蛋白基因usp45部分序列和里氏木霉基因bgl1中编码功能蛋白——β-葡萄糖苷酶的核苷酸序列形成一种融合基因usp45-bgl1，利用该基因构建的工程菌株能高效分泌表达β-葡萄糖苷酶，属于应用工业微生物。生产的酶制剂安全，能够有效利用纤维素，可用于食品、能源、医药、饲料、纺织、洗涤等工业，具有可观的经济效益。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种融合基因usp45-bgl1，它包含乳酸乳球菌分泌蛋白基因usp45基因部分片段(81bp)和里氏木霉bgl1基因中编码功能蛋白——β-葡萄糖苷酶的核苷酸序列(2139bp)，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，全长为2220bp。

同上述的融合基因usp45-bgl1核苷酸序列同源性大于50％的核苷酸序列或上述的融合基因usp45-bgl1核苷酸序列的互补序列。

上述的融合基因usp45-bgl1在表达β-葡萄糖苷酶中的应用。

上述的融合基因usp45-bgl1所编码的融合蛋白，为(1)和(2)中的任意一种：

(1)其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示，全长为740个氨基酸；

(2)与(1)中所述融合蛋白的氨基酸序列同源性大于40％且具有β-葡萄糖苷酶活性的氨基酸序列。