[发明专利]一种高效、稳定的α-半乳糖苷酶及其编码基因和应用

说明书

本发明公开了一种高效、稳定的α‑半乳糖苷酶及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，是：由序列1自N末端第20至437位氨基酸残基组成的蛋白质；由序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；由序列表的序列3第90‑513位氨基酸残基组成的蛋白质；由序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质。本发明还保护所述蛋白质的应用，为：作为α‑半乳糖苷酶；降解含α‑半乳糖苷键物质。本发明提供的蛋白可满足饲料、食品等工业中对α‑半乳糖苷酶热稳定性、pH稳定性和蛋白酶抗性的要求，具有更广泛的工业应用，为进一步工业化高产工程菌株的构建提供了材料。本发明具有非常好的研究前景和商业应用价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种高效、稳定的α-半乳糖苷酶及其编码基因和应用。

背景技术

α-半乳糖苷酶(α-galactosidase，EC 3.2.1.22)又称蜜二糖酶，能够特异性地水解寡糖或多糖非还原端的α-半乳糖苷键，因此，被大量应用于食品加工、制糖工业、造纸工业、饲料加工和医学领域。

在食品和饲料加工领域中，α-半乳糖苷酶可作为食品和饲料添加剂使用，水解豆制品和豆粕中的抗营养因子如棉籽糖、水苏糖、蜜二糖等α-半乳寡糖，从而缓解抗营养因子造成的腹泻、腹胀和胃痛等现象，促进豆制品被人体更好地吸收和利用，提高单胃动物的进食量，进而改善动物的生产性能。此外，α-半乳糖苷酶对于由其他高纤维食物中一些寡糖造成的腹胀现象也有较好的治疗效果。

在制糖工业中，α-半乳糖苷酶可以水解糖蜜中的棉籽糖，降低糖蜜粘度，促进蔗糖晶体析出，提高原料的利用率和蔗糖质量。而粘度的降低也可以减少制糖过程中再升温导致的费用，节约能源，使得设备加工能力和周转率大幅提高。

在造纸工业中，α-半乳糖苷酶的应用可以水解纸浆中的半乳聚甘露聚糖，去除其骨架上的α-半乳糖。因此，利用α-半乳糖苷酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶等酶制剂联合处理软木纸浆可以提高纸浆的漂白效果。

在医疗领域中，α-半乳糖苷酶可用于治疗法布里病(Fabry疾病)和血型转换。人体的溶酶体α-半乳糖苷酶的缺失，会引起糖磷脂的积累，并最终影响心包、肾脏和中枢神经系统以及胃肠道功能，而外源摄入α-半乳糖苷酶可以有效去除糖磷脂末端的α-半乳糖残基，从而缓解Fabry疾病。B型血红细胞表面糖链最外端相较于O型血多出了一个以α-1，3糖苷键连接的半乳糖残基，利用α-半乳糖苷酶去除该α-半乳糖残基可以实现B型血和O型血之间的转换。

α-半乳糖苷酶广泛存在于动植物和微生物体内，尤以微生物体内的产量最高。植物源的α-半乳糖苷酶产量低且酶活不稳定，动物源的α-半乳糖苷酶大多来源于胰腺，其产量也受限于其来源，而以微生物作为生产α-半乳糖苷酶的载体具有产量高、质量稳定、生产可控性强和适合工业化等优势，被认为是现代开发α-半乳糖苷酶制剂的主要途径。目前报道的可以产生α-半乳糖苷酶的微生物有很多，包括细菌(嗜热脂肪芽孢杆菌、大肠杆菌、嗜热细菌、发酵乳酸杆菌、双歧杆菌、链霉菌)和真菌(米曲霉、根霉、木霉、黄孢原毛平革菌、灵芝、云芝、平菇)，以及一些古菌。但是在一些常用的食品级安全菌株中，能够分泌α-半乳糖苷酶的菌株非常少，且活性都较低。因此，克隆其他微生物的α-半乳糖苷酶基因，并利用分子生物学技术在酵母菌及其他一些食品安全菌株中进行异源表达是α-半乳糖酶制剂的主要生产手段。

α-半乳糖苷酶的最适作用条件和pH、温度稳定性决定了该酶在实际生产中的应用范围及其商业价值。普通α-半乳糖苷酶热稳定性和pH稳定性差，限制了其在食品和饲料加工中的应用，而具备热稳定性和pH稳定性的α-半乳糖苷酶的研究并不多。目前报道的α-半乳糖苷酶在模式底物对硝基苯基-α-D-吡喃半乳糖苷(pNPG)上能表现出较高的活力，但是对水苏糖、棉籽糖和蜜二糖等天然底物的水解活力并不高。此外，在食品和饲料添加剂中，糖苷水解酶往往结合添加蛋白酶，同时提高食物的可消化性和营养价值，因此，α-半乳糖苷酶的蛋白酶抗性也是也是评价其稳定性的重要参数。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、稳定的α-半乳糖苷酶及其编码基因和应用。