專利名稱：酚酸酯酶FaeI及其編碼基因和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酚酸酯酶FaeI及其編碼基因和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
植物細(xì)胞壁成分是地球上含量最多的可再生資源。它主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠組成。纖維素是植物細(xì)胞壁主要的成分，它是由葡萄糖殘基通過(guò)β _1，4鍵形成的聚合物。半纖維素是第二豐富的成分，不同來(lái)源的木聚糖的結(jié)構(gòu)差別很大，但是它們都含有一個(gè)骨架，即由β _1，4木糖形成主鏈，側(cè)鏈取代基團(tuán)包含有阿拉伯糖、乙酸、阿魏酸、葡糖醛酸等。阿拉伯木聚糖是主要的半纖維素，通常側(cè)鏈取代基團(tuán)的阿拉伯糖又與阿魏酸或香豆酸(對(duì)羥基肉桂酸)形成酯鍵，而阿魏酸或香豆酸又與木質(zhì)素通過(guò)酯鍵相連。因而植物細(xì)胞壁中的纖維素和半纖維素及木質(zhì)素交聯(lián)形成一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻礙了纖維素酶和半纖維素酶接近底物，使得微生物很難降解植物細(xì)胞壁，這樣造成了巨大的資源浪費(fèi)。木聚糖側(cè)鏈的阿魏酸，正是這個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)，因而阿魏酸酯鍵被認(rèn)為是細(xì)胞壁降解的主要限制因子之一。酚酸酯酶(EC3. 1. 1. 73，F(xiàn)erulic acid esterases, FAE)又稱阿魏酸酯酶或肉桂酸酯酶或綠源酸酯酶，是一種羧酸酯酶，屬于碳水化合物酯酶家族，它區(qū)別于其他羧酸酯酶的特征在于對(duì)含酚酸結(jié)構(gòu)的酯鍵有高效的水解活性。酚酸酯酶直接作用于阿魏酸酯鍵，通過(guò)水解作用，將纖維素和半纖維素剝離出來(lái)，并釋放出小分子阿魏酸、香豆酸等含酚酸結(jié)構(gòu)的化合物。酚酸酯酶被發(fā)現(xiàn)于許多細(xì)菌和真菌中。酚酸酯酶具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值用酚酸酯酶處理植物材料后，纖維素和半纖維素與木質(zhì)素的連接破壞，植物細(xì)胞壁變得疏松，同時(shí)還釋放出有藥用價(jià)值的阿魏酸等含酚酸結(jié)構(gòu)的化合物。在飼料工業(yè)中，酚酸酯酶可以顯著提高紙漿、麥麩、農(nóng)作物作物秸桿和牧草等在酶解過(guò)程中還原糖的釋放量，更容易被禽畜消化利用。在造紙工業(yè)中，在紙漿中添加酚酸酯酶可以幫助去除木質(zhì)素，以減少制漿工序中有害化學(xué)物品的用量，節(jié)約成本、減少環(huán)境污染并有利于后續(xù)工序的進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供酚酸酯酶FaeI及其編碼基因和應(yīng)用。本發(fā)明提供的蛋白質(zhì)(FaeI蛋白)，獲自居瘤胃解纖維素菌(原名為 Clostriciumruminocolum，后來(lái)更名為 Cellulosilyticum ruminicola)，是如下(a)或 (b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列1的氨基酸序列經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有酚酸酯酶活性的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。為了使(a)或(b)或(c)中的FaeI蛋白便于純化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標(biāo)簽。表1標(biāo)簽的序列
權(quán)利要求
1.一種蛋白質(zhì)，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列1的氨基酸序列經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有酚酸酯酶活性的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。
2.編碼權(quán)利要求1所述蛋白的基因。
3.如權(quán)利要求2所述的基因，其特征在于它為如下1)或2)或3)的DNA分子1)序列表中序列2所示的DNA分子；2)在嚴(yán)格條件下與1)限定的DNA序列雜交且編碼具有酚酸酯酶活性的蛋白的DNA分子；3)與1)限定的DNA序列具有90%以上同源性且編碼具有酚酸酯酶活性的蛋白的DNA 分子。
4.含有權(quán)利要求2或3所述基因的重組表達(dá)載體、表達(dá)盒、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系或重組菌。
5.如權(quán)利要求4所述的重組表達(dá)載體，其特征在于所述重組表達(dá)載體為將權(quán)利要求2 或3所述基因插入載體pET15b的多克隆位點(diǎn)得到的重組質(zhì)粒。
6.如權(quán)利要求4所述的重組菌，其特征在于所述重組菌為將權(quán)利要求4或5所述重組表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌得到的重組菌；所述大腸桿菌優(yōu)選為大腸桿菌BL21 (DE3)。
7.擴(kuò)增權(quán)利要求2或3所述基因的全長(zhǎng)或其任一片段的引物對(duì)。
8.一種制備酚酸的方法，是如下⑴或(2):(1)用權(quán)利要求1所述蛋白降解酚酸酯，得到酚酸；(2)用權(quán)利要求1所述蛋白降解玉米芯，得到酚酸。
9.權(quán)利要求1所述蛋白和木聚糖酶在降解玉米芯得到多糖中的應(yīng)用。
10.權(quán)利要求1所述蛋白在如下(1)至(8)中任一所述的應(yīng)用(1)生產(chǎn)阿魏酸、咖啡酸、香豆酸或和芥子酸中的至少一種；(2)作為飼料添加劑制備飼料；(3)作為藥物添加劑制備藥物；(4)生產(chǎn)紙張；(5)生產(chǎn)食品；(6)生產(chǎn)多糖；(7)降解木質(zhì)纖維素；(8)降解植物材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了酚酸酯酶FaeI及其編碼基因和應(yīng)用。所述蛋白質(zhì)，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列1的氨基酸序列經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有酚酸酯酶活性的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。本發(fā)明的酚酸酯酶可顯著提高牧草、秸稈、麥麩、玉米芯等農(nóng)林作物副產(chǎn)物在酶解過(guò)程中還原糖釋放量和阿魏酸、香豆酸等酚酸的釋放量；在生物轉(zhuǎn)化、飼料、制藥、造紙、化妝品和食品行業(yè)有重要的應(yīng)用價(jià)值。酚酸酯酶在動(dòng)物飼料、造紙、食品、生物能源、化妝品和制藥行業(yè)有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)A61K38/46GK102220298SQ20111009925
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者東秀珠, 李家寶, 蔡世淳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微生物研究所