本發明專利技術提供了一種黑翅土白蟻β－葡萄糖苷酶、編碼基因、載體及應用。所述β－葡萄糖苷酶具有與ＳＥＱ?ＩＤ?Ｎｏ．２所示多肽同源性９５％以上的氨基酸序列。本發明專利技術發現了一種編碼黑翅土白蟻β－葡萄糖苷酶的基因，該基因可在宿主細胞中大量表達以生產該β－葡萄糖苷酶，用于纖維素的降解，經檢測本發明專利技術β－葡萄糖苷酶酶活達１１７Ｕ。本發明專利技術所提供的β－葡萄糖苷酶及其編碼基因可應用于纖維素的降解。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種黑翅土白蟻β-葡萄糖苷酶、編碼基因、載體及應用。
技術介紹
能源、資源以及環境問題是21世紀人類生存發展所面臨的最嚴峻挑戰，也是制約我國社會經濟發展的主要因素。從長遠來看，石油資源將在本世紀上半葉迅速走向枯竭的 邊緣，開發可持續利用的替代資源的任務已非常緊迫。我國自1993年開始，已成為石油凈 進口國，2008年中國石油進口依存度接近52 %。過分依賴進口原油，對我國能源和資源供 應戰略安全構成了潛在威脅。同時，化石燃料的燃燒導致二氧化碳排放量不斷增加，造成全 球氣候變暖。我國的二氧化碳排放量近期仍將繼續增加，這就大大增加了國際上對我國二 氧化碳減排的壓力，要求我們盡快尋求緩解途徑。據估計，全世界綠色植物每年光合作用產生的生物質總量達1730億噸，所合能量 為2Χ1021焦耳，相當于全世界每年消耗能量的10倍(李忠仁.生物能源的開發和利用.延 邊大學農學學報，2003，25 (3) :225-227)。生物質既是可再生能源，為人類提供能量；也是 可再生資源，為人類提供物質性生產所需的原料；且其生產及使用過程對環境不造成污染。 纖維素類物質是生物質資源的主體部分，僅中國每年產生的農林廢棄物就有約10億噸，價 格低廉，供應充足，且未得到充分開發利用。目前，生物質能源和化學工業多半使用糧食作為原料。在我國，由于人口龐大，糧 食安全是極其重要的，國家明確要求相關技術的發展要以“不與人爭糧、不與糧爭地、不破 壞生態環境”為前提。隨著我國農村生活能源結構的變化與集約化生產的發展，秸稈已經逐 步由傳統的用于取暖燒柴及飼料演變成了 “廢棄物”。在收獲季節常常就地焚燒，造成嚴重 的環境污染，急需尋找新的高效利用之道。最有前景的方案之一是利用高效生物催化劑來 降解轉化秸稈，產生人類所急需的液體燃料及化工產品。纖維素的酶降解需要纖維素酶的參與，纖維素酶并不是一種簡單的酶，而是由若 干種相互關聯的酶組成的一個復雜的酶系統，一般來說，纖維素酶主要由三類組成(1)內 切-β-1，4-葡聚糖酶(Endo—^-l,4-glucanase, EC 3. 2. 1. 4)，主要作用于纖維素分子 內部的非結晶區，隨機水解β _1，4糖苷鍵，將長鏈纖維素分子鏈截短，產生大量帶有非還 原性末端的小分子纖維素和可溶性纖維寡聚糖；(2)外切-β_1，4-葡聚糖酶(Εχο-β-1， 4-glucanase, EC 3. 2. 1. 91)，主要作用于纖維素分子鏈的非還原末端，水解β_1，4糖苷 鍵，產生纖維二糖；(3) β -葡萄糖苷酶(β -glucosidase, EC 3. 2. 1.21)，水解上述兩種酶 產生的纖維二糖和其他低聚糖，生成葡萄糖(Coughlin M P，Ljungdahl J G. Comparative biochemistry of fungal and bacterial eellulolyticenzyme systems. In Biochemistry and Genetics of Cellulose Degradation. New York Academic, 1988,11-30 ；Goyal A, et al. Characteristics of fungalcellulases. Bioresource Technology,1991,36 (1) 37-50;王蘭芬.纖維素酶的作用機理及開發應用.釀酒科技，1997,6:16-17;嚴巖，張全 福.纖維素酶的性質、應用及其環境意義.農業環境與發展，1997，1 :17-20)。自然界中，纖維素酶廣泛存在于細菌、真菌、軟體動物、原生動物、甲殼動物和一些 昆蟲如蟑螂、天牛、白蟻等的體內。其中，人們對細菌、真菌體內的纖維素酶研究得最多，而 對昆蟲體內的纖維素酶則研究得較少。目前有關昆蟲體內纖維素酶的研究主要集中在天牛 和白蟻的一些種類上。白蟻是一類以木質纖維素為主要食源的古老生物，在地球物理循環和能量流動中 起著十分重要的作用。在長期的進化過程中，白蟻為了適應纖維素類食物的消化，體內形 成了非常高效的降解纖維素的纖維素酶系統。近幾十年的研究結果表明，白蟻體內的纖維 素酶主要由內切_ β -1，4-葡聚糖酶和β -葡萄糖苷酶組成，在一定條件下，這兩種酶也具 有外切-β-1，4-葡聚糖酶活性。黑翅土白蟻Odontotermes formosanus在我國分布于北 緯35°C以南的廣大地區，國外則主要分布在緬甸、泰國和日本的沖繩等地，是一種建立菌 圃培養真菌的土棲性白蟻( 李棟，等.白蟻管漏的成因及其治理.昆蟲知識，2001，38(3) 182-185;黃復生，等編著.中國動物志·昆蟲綱 第十七卷 等翅目.北京科學出版 社.2000)。專利技術人實驗室早期的研究結果表明，與黃胸散白蟻、細顎散白蟻、臺灣乳白蟻和 平陽堆砂白蟻相比，黑翅土白蟻頭部的葡萄糖苷酶活性明顯要高，且酶來源研究表明， 黑翅土白蟻體內的纖維素酶均由其自身分泌(Mo Jianchu, et al. Cellulaseactivity in five species of important termites in China. Applied Entomologyand Zoology,2004, 39(4) :635-641)。在當前利用纖維素酶降解纖維素的生產工藝中，最困擾人們的是如何提高纖維素 酶的酶解效率和降低纖維素酶的生產成本(王景林.纖維素酶固定化的研究進展.生命科 學.1997，9(3) :116-118，135)。從自然界中尋找高活性的纖維素酶和利用分子生物學技術 改造纖維素酶基因，進而開發活性高、熱穩定性好、底物范圍廣、耐酒精能力強的纖維素酶 生物工程菌，是解決這一問題的有效途徑。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種葡萄糖苷酶及其編碼基因、載體與應用。本專利技術采用的技術方案是一種β-葡萄糖苷酶，具有與SEQ ID No. 2所示多肽同源性95%以上的氨基酸序 列。由于氨基酸序列的特殊性，任何含有與SEQ ID Ν0. 2所示氨基酸序列的肽蛋白同 源性在95%以上的片段或其變體，如其保守性變體、生物活性片段或衍生物，均屬于本專利技術 保護范圍之列。具體的改變可包括氨基酸序列中氨基酸的缺失、插入或替換；其中，對于變 體的保守性改變，所替換的氨基酸具有與原氨基酸相似的結構或化學性質，如用亮氨酸替 換異亮氨酸，變體也可具有非保守性改變，如用色氨酸替換甘氨酸。在本專利技術中，術語“ β -葡萄糖苷酶”、“黑翅土白蟻β -葡萄糖苷酶”或“酶OfBG” 都可互換使用，都指具有β _葡萄糖苷酶氨基酸殘基序列(SEQ IDNo. 2)的蛋白或多肽。在本專利技術中，術語“β-葡萄糖苷酶”指具有β-葡萄糖苷酶活性的SEQ IDNo. 2的 全長序列(第1-472位)的多肽。該術語還包括具有β-葡萄糖苷酶活性的SEQ ID No. 2 序列的變異形式。這些變異形式包括(但并不限于)若干個氨基酸的缺失、插入和/或取 代，以及在C末端和/或N末端添加一個或數個氨基酸。例如，在本領域中，用性能相近或相似的氨基酸進行取代時，通常不會改變蛋白質的功能。又比如，在C末端和/或N末端添 加一個或數個氨本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種β－葡萄糖苷酶，具有與ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．２所示多肽同源性９５％以上的氨基酸序列。
【技術特征摘要】
一種β-葡萄糖苷酶，具有與SEQ ID No.2所示多肽同源性95％以上的氨基酸序列。2.如權利要求1所述的葡萄糖苷酶，其特征在于所述葡萄糖苷酶具有SEQID No. 2所示的氨基酸序列。3.如權利要求1或2所述的葡萄糖苷酶在纖維素降解中的應用。4.一種編碼權利要求1所述β _葡萄糖苷酶的基因。5.如權利要求4所述的基因，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：莫建初，陳春潤，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：86[中國|杭州]
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。