[发明专利]一种纤维素酶-木聚糖酶双功能酶突变体CelXyn2-S343及其编码基因和应用

说明书

本发明公开了一种纤维素酶‑木聚糖酶双功能酶突变体CelXyn2‑S343及其编码基因和应用。所述纤维素酶‑木聚糖酶双功能酶突变体CelXyn2‑S343的氨基酸序列如SEQ ID No.3所示，是由氨基酸序列为SEQ ID No.1的纤维素酶‑木聚糖酶双功能酶的第343位的半胱氨酸突变成丝氨酸获得的，该突变体具有良好的水解天然木质纤维素的能力，在提高饲料纤维的消化率、改善动物生产性能方面具有理论上的指导意义。

技术领域

本发明属于生物工程领域，具体涉及一种纤维素酶-木聚糖酶双功能酶突变体CelXyn2-S343及其编码基因和应用。

背景技术

我国每年大量产生稻草、麦秸及玉米秸秆等农作物废弃物。这些农业秸秆主要由纤维素(40％)、半纤维素(20～30％)和木质素(20～30％)组成，可作为反刍动物的饲料来源。纤维素是植物细胞壁的主要成分，其主链骨架中具有β-1,4-糖苷键。纤维素酶可以将纤维素的β-1,4-糖苷键水解成可溶性寡糖、纤维二糖和葡萄糖。值得注意的是，酶对底物的附着程度会影响木质纤维素的水解效率。然而，木聚糖和纤维素区域的交联限制了纤维素酶的附着。木聚糖酶分解纤维素骨架中的β-1,4-木糖苷键，这可以提高纤维素酶对纤维素的水解。因此，纤维素酶和木聚糖酶的组合可以有效地水解木质纤维素。

纤维素酶和木聚糖酶的混合使用已经广泛用于木材生物制浆、造纸、纺织、农业废物处理、生物燃料和果汁加工等工业应用。然而，这种组合在反刍动物中几乎没有被用作饲料添加剂。为了提高反刍动物对农业秸秆的利用率，一些研究人员尝试分别使用纤维素酶或木聚糖酶来提高养分的消化率和生长性能。添加外源纤维素酶对提高羔羊的养分利用率和奶牛的生长、增加总微生物数量和微生物蛋白质合成。通过一些体外研究，添加外源木聚糖酶还可以改善产气、纤维降解和瘤胃发酵，需要指出的是，这些外源酶大部分是商业酶，其效果取决于酶活性和稳定性、动物的饲料类型、添加酶的时间和数量。

但是多酶复合使用会提高经济成本，为此，双功能酶的应用有望解决此问题。一般来说，植物木质纤维素结构复杂，难以被降解。然而反刍动物依赖瘤胃微生物，它们可以通过分泌多种纤维素酶及木聚糖酶高效降解木质纤维素。众所周知，水牛的饲料来源是草、树叶和树皮。因此，挖掘水牛瘤胃微生物基因组中的双功能酶可以为该酶的开发提供新的菌株来源，同时筛选高效的纤维素酶-木聚糖酶用作饲料酶制剂，可以提高饲料转化率，增加生产效益。

发明内容

本发明提供了一种纤维素酶-木聚糖酶双功能酶突变体CelXyn2-S343及其编码基因和应用。本发明水牛瘤胃微生物基因组中得到一种纤维素酶-木聚糖酶，进行定点突变后，得到纤维素酶-木聚糖酶双功能酶突变体，有助于在分离纤维素以及提升其在饲料、酶制剂等领域中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种纤维素酶-木聚糖酶双功能酶突变体CelXyn2-S343，其氨基酸序列如SEQ ID No.3所示。

进一步的，所述纤维素酶-木聚糖酶双功能酶突变体CelXyn2-S343是由氨基酸序列为SEQ ID No.1的纤维素酶-木聚糖酶双功能酶的第343位的半胱氨酸突变成丝氨酸获得的。

进一步的，用于纤维素酶-木聚糖酶双功能酶定点突变的引物序列为：

S343-F：5’TGGTACAGCGATATTAGCAGCGTGTT 3’；

S343-R：5’TGGTACAGCGATATTAGCAGCGTGTT 3’。

进一步的，所述纤维素酶-木聚糖酶双功能酶突变体CelXyn2-S343只包含糖苷水解酶家族5功能区。

本发明还提供了所述的纤维素酶-木聚糖酶双功能酶突变体CelXyn2-S343的编码基因，其核苷酸序列如SEQ ID No.4所示。