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动物体温下高比活耐热木聚糖酶突变体及其应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2024-01-15 09:56:53

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 涂媛 | 2024-01-15 09:56:53

动物体温下高比活耐热木聚糖酶突变体及其应用,以木聚糖酶野生型GtXyn10的核苷酸序列SEQ ID NO.7为基础,选择突变位点R进行突变得木聚糖酶突变体:当突变位点R为G92C时,木聚糖酶突变体为GtXyn10‑G92C;当突变位点R为Q99S时,木聚糖酶突变体为GtXyn10‑Q99S;当突变位点R为G92C/Q99S时,木聚糖酶突变体为GtXyn10‑G92C/Q99S。该木聚糖酶突变体的最适pH值在3.5‑4.5之间,与野生型相比变化不大,但是在40℃条件下的比活力分别是野生型的1.8倍、1.7倍和2.4倍,尤其是突变体GtXyn10‑G92C/Q99S在40℃下的比活高达587U/mg,已经超过了大部分高温木聚糖酶。

解决的技术问题:针对上述技术问题,本发明提供一种动物体温(40℃)条件下高比活耐热木聚糖酶突变体及其应用,该突变体为木聚糖酶活性loop区上的氨基酸位点突变后得到的突变体。技术方案:一种动物体温下高比活耐热木聚糖酶突变体,以木聚糖酶野生型GtXyn10的核苷酸序列SEQ ID NO.7为基础,选择突变位点R进行突变得木聚糖酶突变体:当突变位点R为G92C时,木聚糖酶突变体为GtXyn10‑G92C,其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示;当突变位点R为Q99S时,木聚糖酶突变体为GtXyn10‑Q99S,其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示;当突变位点R为G92C/Q99S时,木聚糖酶突变体为GtXyn10‑G92C/Q99S,其核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。

植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,其中纤维素占30%–50%,半纤维素占20%–35%(Wong KK1988,52:305–317.)。半纤维素一般指自然界植物细胞壁中除果胶和纤维素类成分之外的其他聚糖类物质,主要包括木聚糖、半乳甘露聚糖和半乳葡甘露聚糖。而木聚糖是半纤维素中含量最高的多糖,广泛存在于农业副产物如玉米芯、麦麸、米糠、秸秆和甘蔗渣等中,几乎占地球可更新有机碳含量的三分之一(Prade R1995,13(12):101–131.)。木聚糖的结构复杂,其主链是由吡喃木糖以β‑D‑1,4‑木糖苷键连接,并带有多种取代基(Collins et al.,2005)。

木聚糖酶是木聚糖降解过程中最关键的一类酶,它能够降解木聚糖主链的β‑1,4‑糖苷键。目前,利用生物酶来降解木聚糖的相关研究受到很大重视(Yuan et al.,2004),与化学法降解相比,利用生物酶降解木聚糖的方法有很多优点,比如酶解反应的作用条件较温和,消耗能量相对较低,对反应容器或设备要求低,催化效率高并且最主要的是对环境的污染很小。

木聚糖酶在自然界中分布极广,其中微生物来源的木聚糖酶是目前实际应用和研究中最常用的材料。木聚糖酶主要分布在糖苷水解酶的第5、7、8、10、11、30和43家族,而这其中,对于第10,11家族的木聚糖酶改良报道最多,研究也相对透彻。第11家族木聚糖酶催化活力相对较高,但稳定性普遍较差;而第10家族木聚糖酶热稳定性较好,但催化效率较低,尤其是在动物体温(40℃)条件下的催化效率很低,几乎检测不到,使其难以应用于饲料工业。

此技术是江苏科技大学游帅研发,江苏科技大学注册地位于镇江市梦溪路2号。经营范围包括培养高等学历人才,促进科学技术发展。机械制造、焊接、船舶与海洋工程结构力学、轮机工程学科研究生学历教育船舶专业学科、应用物理学、生物技术、统计学、高分子材料工程、焊接技术与工程、机械电子工程、测控技术与仪器、财务管理、物流管理、公共事业管理本科学历教育相关科学研究、科技服务。

与现有技术相比,此技术产生的有益效果:本发明提供一种性质优良的、适合于动物体温(40℃)条件下催化木质纤维素的木聚糖酶突变体。该木聚糖酶突变体的最适pH值在3.5‑4.5之间,与野生型相比变化不大,但是在40℃条件下的比活力分别是野生型的1.8倍、1.7倍和2.4倍。动物肠道体温环境在40℃左右,酶在40℃下的催化活力提高有利于该酶在动物消化道中更好的发挥降解功能;且90℃下的热稳定性均比野生酶有不同程度的提高,动物饲料制粒过程中有一段瞬时高温过程(80‑90℃,10s),酶在90℃下的热稳定性提高,有利于酶抵抗高温制粒过程,最后不至于失活;这样一种在酸性pH环境和动物体温条件下有较高酶活力且在高温条件下稳定的木聚糖酶被认为是饲料行业中性质优良的饲料添加用酶,有着非常广阔的应用前景。相对于通过盲目筛菌或人工(自然)诱变等手段获得适用于工业生产的木聚糖酶,酶分子改良缩短了酶学性质改造时间。这样一种在酸性pH环境和中低温范围内保持稳定并具有高酶活的木聚糖酶突变体可用于降解木质纤维素,生产还原糖,具有广阔的应用前景。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地保定,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。。