[发明专利]一种碱性木聚糖酶及其编码基因与应用

说明书

本发明公开一种碱性木聚糖酶及其编码基因与应用，属于生物技术领域。该WMN‑3基因序列为一个完整的开放阅读框(ORF)，该开放阅读框以起始密码子ATG开始而以终止密码子TAA结束，共包括1476个核苷酸，其核苷酸序列如SEQ ID No：1所示。上述碱性木聚糖酶WMN‑3基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No：2所示。本发明还公开了上述碱性木聚糖酶WMN‑3在造纸等工业中的应用。

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别涉及一种碱性木聚糖酶及其编码基因与应用。

背景技术

木聚糖是以木吡喃糖为单位的由β-1,4键连接的半纤维素，富含于阔叶树和大多数一年生植物体内。而半纤维素在自然界中含量占生物量的30％，仅次于纤维素。

木聚糖酶是将木聚糖催化水解成低聚木糖或木寡糖的酶系总称，包括多种木聚糖内切酶和外切酶，广泛分布于细菌、真菌、酵母、放线菌、反刍动物瘤胃、蜗牛、甲壳动物、陆地植物组织和各种无脊椎动物中，其中细菌来源的中性或碱性木聚糖酶具有较高的耐碱性和热稳定性。木聚糖酶具有广泛的应用，在造纸工业中，可应用于纸浆漂白、废纸脱墨；在饲料行业中，木聚糖酶可降低小麦型日粮水溶性木聚糖导致的食糜黏性增高，从而提高消化酶对底物的作用效率，同时木聚糖酶可作用于不溶性非淀粉多糖，破碎植物细胞壁，并释放出营养物质；在酿酒和食品行业中应用也非常广泛，如木聚糖酶添加到面粉中，可以改善面团的持水性、稳定性和对过度发酵的耐受性，提高入炉急涨性能，增大烘烤后面包的体积，改善面包心质地，降低面包的老化速率，延长货架寿命。

根据催化域氨基酸序列及结构的相似性，木聚糖酶多被划分为糖苷水解酶10家族或第11家族。另外，第5家族、第7家族、第8家族或第43家族的木聚糖酶也有报道。大部分木聚糖酶属于F/10和G/11两大家族。G/11木聚糖酶多为单结构域，相对分子质量较小，催化产物中寡聚糖较多，而单糖较少，酶的最适作用温度为50～60℃，酶的空间结构呈“右手半握状”。F/10木聚糖酶则含有较多结构域，不仅具有催化结构域，而且还有纤维素结合结构域(Cellulose Binding Domain:CBD)，相对分子质量较大，催化产物中单糖较多，最适作用温度为60～80℃，酶的空间结构呈“碗状”。与G/11家族相比，F/10家族木聚糖酶在耐高温、耐酸和耐碱等方面更具优越性。在密码子偏好性方面，F/10木聚糖酶基因的密码子以“A”碱基为主，而G/11家族以“G/C”碱基为主。目前，工业上直接利用木聚糖酶还存在一些问题：稳定性差、底物特异性低、使用寿命短和成本高等。作为一种微生物制剂，木聚糖酶对温度、湿度和酸碱度都有一定的要求。为了适应不同饲料加工工艺及应用的需要，常需筛选耐高温的菌种，或采用基因工程及蛋白质工程手段改造木聚糖酶的属性，以满足各种因素对木聚糖酶的要求。现阶段生产的木聚糖酶均为真菌来源的木聚糖酶，这些酶的最适作用pH值普遍小于5.5。此外，木聚糖酶特异性低，直接利用效果较差，因此还应深入研究底物种类及质量浓度与木聚糖酶用量的关系，探讨不同酶制剂间的配伍效果，提高木聚糖酶的底物特异性。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种碱性木聚糖酶WMN-3基因的核苷酸序列及其氨基酸序列。本发明根据木聚糖酶保守序列设计简并引物，用PCR的方法成功克隆出碱性木聚糖酶的酶基因。

本发明的另一目的在于提供一种含有上述WMN-3基因的表达载体。

本发明的另一目的在于提供含有上述WMN-3基因的大肠杆菌菌株。

本发明的再一目的在于提供上述重组碱性木聚糖酶WMN-3的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种碱性木聚糖酶WMN-3基因，所述WMN-3基因的核苷酸序列如SEQ ID No：1所示。