[发明专利]低温适应性和盐适应性改良的菊粉酶突变体MutS120D及其应用

说明书

本发明涉及基因工程及蛋白质改造技术领域，公开了一种低温适应性和盐适应性改良的菊粉酶突变体MutS120D及其应用，该突变体MutS120D的氨基酸序列是将野生外切菊粉酶InuAMN8的第120位氨基酸(丝氨酸)突变为天冬氨酸获得，MutS120D的序列如SEQIDNO.1所示。与野生酶InuAMN8相比，突变酶MutS120D的低温活性提高，在氯化钠中的活性提高，有利于酶在低温环境和高盐环境生物技术领域下的应用。本发明的低温和盐适应性改良的菊粉酶突变体MutS120D可应用于食品、酿酒和洗涤等行业。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，涉及蛋白质改造技术，具体为低温适应性和盐适应性改良的菊粉酶突变体MutS120D及应用。

背景技术

菊粉主要存在于菊芋、菊苣、蒲公英、牛蒡和朝鲜蓟等植物体的根部或茎部，是一种来源丰富的可再生资源。菊芋价格低廉、产量高，更重要的是菊芋属于非粮作物，这些特点使菊芋的有效利用成为关注的焦点。

菊粉经外切菊粉酶水解，可得到糖含量高达95％的果糖浆。果糖甜度是蔗糖的1.5–2.0倍，并且热量低、风味好，可作为天然甜味剂替代蔗糖；果糖代谢不受胰岛素的制约，可以供糖尿病患者食用；果糖经酵母等发酵后可以用来生产生物乙醇、2,3-丁二醇等。因而，外切菊粉酶可应用于食品、酿酒和生物能源等行业中(Singh RS etal.International Journal of Biological Macromolecules,2017,96:312～322.)。

低温酶在低温下具有高的催化活性，可应用于低温环境要求下的生物技术领域，如清酒和葡萄酒的发酵温度一般25℃，水产养殖环境、洗涤、污水处理通常在低温下进行。另外，低温下的处理(如果汁澄清)可防止微生物的污染、营养损失和食品品质降低，将中温或者高温处理方式转为低温处理方式还可起到降低能耗的作用(Cavicc hioli etal.Microbial Biotechnology,2011,4(4):449～460.)。

耐盐酶在高浓度NaCl下仍然具有催化活性和稳定性，可应用于高盐食品和海产品加工及其它高盐环境生物技术领域，在高盐环境下加工食品还可以防止微生物的污染、节省灭菌等所消耗的能源(Margesin et al.Extremophiles,2001,5:73–83.)

综上所述，获得低温活性提高以及在氯化钠中的活性提高的突变酶，将有利于酶在食品、酿酒和洗涤等行业中的应用。

发明内容

本发明的目的旨在提供低温适应性和盐适应性改良的菊粉酶突变体MutS120D，可应用于食品、酿酒和洗涤等行业。

为了实现该技术目标，本发明具体通过以下技术方案实现：

一种低温适应性和盐适应性改良的菊粉酶突变体MutS120D，所述的突变体MutS120D的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。与GenBank记录的外切菊粉酶序列AGC01505(SEQ ID NO.3)相比，MutS120D的第120位氨基酸为天冬氨酸，而AGC01505的120位氨基酸为丝氨酸。

所述突变体MutS120D的最适温度为30℃，在0℃、10℃、20℃、25℃和40℃时分别具有16％、32％、62％、86％和79％的活性；50℃处理60min后，MutS120D剩余75％的酶活；在酶促反应体系中添加5.0～30.0％(w/v)的NaCl，MutS120D的活性从95％降到8％；经5.0～30.0％(w/v)的NaCl处理60min后，MutS120D的酶活几乎没有损失；MutS120D可水解菊粉产生果糖。

本发明提供了所述的菊粉酶突变体MutS120D的编码基因mutS120D，其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

本发明的另一目的在于提供一种包含所述菊粉酶突变体编码基因mutS120D的重组载体。