[发明专利]一种来源于宏基因组的低温酯酶、编码基因及其应用

说明书

本发明涉及生物技术和基因工程领域，具体涉及到一种来源于宏基因组的低温酯酶、编码基因及其应用。低温酯酶为Est18，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。Est18是低温碱性酯酶，在温度40℃以下时相对稳定，最适温度20℃，最适pH为8.0，pH11.0时的最大活性80%。

技术领域

本发明涉及生物技术和生物工程领域，具体涉及一种来源于土壤宏基因组的低温酯酶Est18及其编码基因和应用。

背景技术

酯酶广泛存在于动物、植物及微生物中，是一类催化水解或形成酯键的酶，作用的底物通常是脂肪链小于十个碳原子的酯类。酯酶属于α/β折叠水解酶超家族，催化中心一般由丝氨酸、天冬氨酸/谷氨酸和组氨酸组成，保守序列为丝氨酸附近的五肽(GXSXG)序列。酯酶能催化水解、酯化、转酯化等多种化学反应，是一种很重要的工业生物催化剂，被广泛运用于精细化工、洗涤、医药、食品、造纸、皮革加工、纺织、废水处理和饲料工业等领域。从催化特性来看，酯酶具有高度的化学选择性和立体异构选择性，且反应不需要辅酶、反应条件温和、副产物少。在生产应用中的酯酶的另一显著特点是它能在异相系统（即油-水界面）或有机相中作用。在水相中，酯酶通常催化水解反应，而在有机相中，它却能催化酯化和转酯化反应。

宏基因组，又称元基因组，是指生境中全部微小生物遗传物质的总和。因为宏基因组技术是将直接提取的环境微生物基因组DNA克隆于不同的载体并转入合适的宿主，通过不同的筛选技术筛选并获得新基因或生物活性类物质，所以该技术实际上绕过了微生物培养环节，能够更好地开发和利用未培养微生物资源，为工业、农业或各方面提供了更广阔的基因库。目前，越来越多的专利酶类是来自于宏基因组文库，它们可适用于食品、化工、医药等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种来源于泰山土壤宏基因组的新的低温碱性酯酶Est18、编码基因及其制备方法，该酯酶可用于酯键的水解，尤其是短链酯类的水解。

本发明从泰山土壤宏基因组文库中，通过特异性底物三丁酸甘油酯利用功能筛选方法 (Function-driven Screening) 从中筛选到一株表现出酯酶活性的菌株TS-Est18，利用生物信息学分析方法，分析得到一个酯酶基因est18。该基因全长为957bp（从起始密码子到终止密码子），编码318个氨基酸。通过PCR的方法，将克隆得到酯酶基因est18与表达载体pET-30b(+)连接后得到重组质粒pEst18，经大肠杆菌BL21 (DE3) pLys诱导表达后，得到了重组酯酶Est18。Est18 是低温碱性酯酶，在温度40℃以下时相对稳定，最适温度20℃，在pH6-11 范围内稳定，最适pH为8，pH11 时的最大活性80％。包含该基因的重组菌株保藏在位于武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M 2017317，菌株分类为Escherichia coli。

本发明的第一个目的是提供一种编码所述的酯酶Est18的酯酶基因est18，所述的酯酶基因est18的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明的第二个目的是提供一种酯酶Est18，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

本发明还提供一种含有所述的酯酶基因est18的重组表达载体。所述的表达载体，优选pET-30b(+)载体。

本发明还提供一种含有所述的酯酶基因est18的基因工程菌。所述的基因工程菌，优选大肠杆菌Escherichia coli BL21 (DE3) pLys。

本发明的第三个目的是提供一种制备低温碱性酯酶Est18的方法，包括以下步骤：