[发明专利]一种融合蛋白及其在降解聚合物中的应用

说明书

本发明公开了一种融合蛋白及其在降解聚合物中的应用，属于生物技术领域。本发明提供了一种降解效果好的可降解聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物的融合蛋白，此融合蛋白由角质酶、连接肽和碳水化合物结合组件依次相连而得，使用此融合蛋白降解PET膜，降解4d，即可使PET降解产物中苯二甲酸(TPA)的含量高达116.83mg/L，而使用等酶活的未融合角质酶在同等条件下降解PET膜，降解产物中未检测到苯二甲酸(TPA)，并且，使用此融合蛋白降解聚丙烯酸酯的降解率较未融合角质酶提高了36％。

技术领域

本发明涉及一种融合蛋白及其在降解聚合物中的应用，属于生物技术领域。

背景技术

随着经济的高速发展，人们对塑料制品的消耗水平显著提高，全球每年的塑料消耗量超3.2亿吨，并且，此塑料消耗量每年以4～6％的速度增长。但是，由于塑料难以降解，因此，全球每年的塑料制品回收利用率仅有14％，这使得塑料垃圾在环境中持续积累，对生态构成了严重的威胁。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是乙二醇(Ethylene glycol,EG)和对苯二甲酸(Terephthalic acid,TPA)以酯键依次连接形成的线性大分子。目前，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料制品约占所有塑料制品的60％，相应的，PET塑料垃圾在所有塑料垃圾中也占比较高。因此，降解PET对治理塑料垃圾十分关键。

目前，人们依旧停留在使用传统的如酸解、碱解或醇解等的化学降解法或如热解等的物理降解法降解PET的阶段。但是，化学降解法需要使用大量的化学品，物理降解法则需要高温和高压的设备，这大大增加了PET的治理成本。并且，利用化学降解法降解PET的过程中会产生大量有毒有害物质，这些有毒有害物质会对生态环境产生较为严重的负面影响，使得PET的降解得不偿失。因此，世界各国仍在积极探索降解PET的新技术。

生物酶降解技术是直接通过可降解塑料的生物酶降解塑料的技术，由于其具有绿色无污染以及成本低的优势，逐渐成为塑料降解领域的研究热点。角质酶既可以催化水解不溶性多聚体植物角质的酯键，也可以降解一些长链、短链脂肪酸酯、可溶性的合成酯和乳化的甘油三酯等，是一种多功能裂解酶。角质酶可作用于PET、聚氨酯等聚酯分子上的酯键，造成酯键断裂。然而，相比于C-O键连接的聚羟基脂肪酸酯(PHA)和聚乳酸(PLA)等生物基塑料，PET分子链中含有大量芳香基团，这导致PET分子链空间位阻大且表面更加疏水，难以被生物酶解，尤其在室温或者较低温度下。例如，M.Ronkvist等人用来源于Pseudomonasmendocina的角质酶降解PET 96h，可使PET的降解率仅有5％(具体可见参考文献：RonkvistM,Xie W,Lu W,et al.Cutinase-Catalyzed Hydrolysis of Poly(ethyleneterephthalate).Macromolecules,2009,42(14):5128-5138)。

因此，现有的利用生物酶降解技术降解PET的效果有待提高。

发明内容

[技术问题]

本发明要解决的技术问题是提供一种降解效果好的可降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚合物的酶。

[技术方案]

为解决上述技术问题，本发明提供了一种融合蛋白，所述融合蛋白包含角质酶、连接肽和碳水化合物结合组件(carbohydrate-binding module,CBM)。

在本发明的一种实施方式中，所述融合蛋白由角质酶、连接肽和碳水化合物结合组件依次相连而得。

在本发明的一种实施方式中，所述角质酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.1、SEQ IDNO.2SEQ ID NO.3、SEQ ID NO.4或SEQ ID NO.5所示。