CN112094834B - 比活力提高的木聚糖酶突变体 - Google Patents

比活力提高的木聚糖酶突变体 Download PDF

Info

Publication number
CN112094834B
CN112094834B CN201910524192.9A CN201910524192A CN112094834B CN 112094834 B CN112094834 B CN 112094834B CN 201910524192 A CN201910524192 A CN 201910524192A CN 112094834 B CN112094834 B CN 112094834B
Authority
CN
China
Prior art keywords
xylanase
mutant
specific activity
gly
ser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910524192.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112094834A (zh
Inventor
吴秀秀
宋嵘锡
黄亦钧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Vland Biotech Group Co Ltd
Original Assignee
Qingdao Vland Biotech Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Vland Biotech Group Co Ltd filed Critical Qingdao Vland Biotech Group Co Ltd
Priority to CN201910524192.9A priority Critical patent/CN112094834B/zh
Priority to EP20827264.1A priority patent/EP3988657A4/en
Priority to PCT/CN2020/090456 priority patent/WO2020253426A1/zh
Priority to US17/619,599 priority patent/US20220380778A1/en
Publication of CN112094834A publication Critical patent/CN112094834A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112094834B publication Critical patent/CN112094834B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K10/00Animal feeding-stuffs
    • A23K10/10Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
    • A23K10/14Pretreatment of feeding-stuffs with enzymes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K20/00Accessory food factors for animal feeding-stuffs
    • A23K20/10Organic substances
    • A23K20/189Enzymes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K50/00Feeding-stuffs specially adapted for particular animals
    • A23K50/70Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for birds
    • A23K50/75Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for birds for poultry
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/80Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi
    • C12N15/81Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi for yeasts
    • C12N15/815Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi for yeasts for yeasts other than Saccharomyces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2477Hemicellulases not provided in a preceding group
    • C12N9/248Xylanases
    • C12N9/2482Endo-1,4-beta-xylanase (3.2.1.8)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y302/00Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01008Endo-1,4-beta-xylanase (3.2.1.8)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2330/00Production
    • C12N2330/50Biochemical production, i.e. in a transformed host cell
    • C12N2330/51Specially adapted vectors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/87Re-use of by-products of food processing for fodder production

Abstract

本发明的目的是提供一种比活力提高的木聚糖酶突变体及其应用。所述突变体包含M78F、V143I、R148K、F163W、I177V、V206L中任意一个或多个突变位点。与野生型相比,所述突变体的比活力得到显著提高,从而有利于降低木聚糖酶的生产成本,促进木聚糖酶在饲料中的广泛应用。

Description

比活力提高的木聚糖酶突变体
技术领域
本发明涉及基因工程和蛋白质改造技术领域,具体涉及一种比活力提高的木聚糖酶突变体。
背景技术
木聚糖(xylan)是一种杂合多聚五碳糖,主链由多个吡喃木糖基通过木糖苷键相连,侧链上连着多种不同大小的短的取代基。木聚糖主要存在于植物细胞的次生壁中,处于木质素及其它多聚糖之间,起着连接作用。木聚糖是植物半纤维素的重要组分,它占植物碳水化合物总量的三分之一,在自然界中是继纤维素之后含量第二丰富的再生物质资源。木聚糖在裸子植物中占干物质重量的7%-12%,在被子植物中占干物质重量的15%-30%。我国的畜禽饲料主要原料来源于植物,如玉米、小麦、大麦等,它们都含有一定数量的木聚糖,如小麦种皮中阿拉伯木聚糖占其非淀粉多糖(NSPs)总量的66%,糊粉层中阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖分别占其NSPs总量的65%和31%,胚乳细胞中88%的NSPs是阿拉伯木聚糖,其中1/3是可溶的。在实际生产中,饲料原料中木聚糖不能有效降解,会显著降低营养物质的消化率,降低采食量,影响畜禽的生产性能。粘性粪便的排泄,给卫生控制带来困难,畜禽发病率增加;同时,还能影响禽蛋色素的沉积,使肉禽胴体色质偏白,降低胴体等级。
木聚糖酶是指能够将木聚糖降解为低聚木糖和木糖这一类酶的总称,主要包括内切β-1,4木聚糖酶、木糖苷酶、阿拉伯糖苷酶等,其中内切β-1,4木聚糖酶在这一类酶中发挥主要作用。产生木聚糖酶的微生物有很多种:包括丝状真菌、细菌、放线菌等。根据国内外研究报道,产生木聚糖酶的细菌主要有枯草芽孢杆菌、热纤维梭菌、荧光假单胞菌等;产生木聚糖酶的放线菌主要有浅青紫链霉菌、温紫罗兰链霉菌等;产木聚糖酶的丝状真菌主要有黑曲霉、构巢曲霉、海枣曲霉、里氏木霉、康氏木霉等。目前国内对木聚糖酶的研究主要集中在丝状真菌。
木聚糖酶在工业上的应用十分广泛,除了饲料领域外,还可以应用于造纸、食品、纺织以及生物质能源领域。由于在不同工业中应用的环境不同,木聚糖酶也需要具有与之相适应的酶学性质。例如,饲料工业需要耐酸性的木聚糖酶,然而造纸工业则偏好适碱性的木聚糖酶。而且,除了酶学性质之外,比活力性也是限制木聚糖酶应用的一个关键指标。因木聚糖酶本身的比活力性愈高,其生产成本就愈低,酶的价格也就愈低,将更有利于促进其被广泛的应用。因此,筛选出高比活力性的木聚糖酶,也是目前本领域研究人员正在努力的目标。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种木聚糖酶突变体,获得突变体蛋白,提高其比活力,从而有利于木聚糖酶在饲料领域的广泛应用。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明涉及一种木聚糖酶突变体,其包含与SEQ ID NO:1具有至少90%同一性的氨基酸序列,且与SEQ ID NO:1相比在选自下组中的至少一个位置上包含氨基酸的取代:78,143,148,163,177,206。
在本发明的一些实施例中,所述突变体的氨基酸序列与SEQ ID NO:1相比具有至少91%,92%,93%,94%,95%,96%,97%,98%,或至少99%的同一性。
在一些更具体的实施例中,所述突变体的氨基酸序列与SEQ ID NO:1相比具有至少99.1%,99.2%,99.3%,99.4%,99.5%,99.6%,99.7%,99.8%,或至少99.9%的同一性。
在本发明的一些实施例中,所述突变体包含下组中至少一个氨基酸的取代:M78F,V143I,R148K,F163W,I177V,V206L。
在本发明的一些实施例中,所述突变体包含的取代或取代的组合选自下述取代和取代的组合:
M78F;
M78F+ V143I;
M78F+ R148K;
M78F+ F163W;
M78F+ I177V;
M78F+ V206L;
M78F+ V143I+ R148K;
M78F+ V143I+ F163W;
M78F+ V143I+ I177V;
M78F+ V143I+ V206L;
M78F+ R148K+ F163W;
M78F+ R148K+ I177V;
M78F+ R148K+V206L;
M78F+ F163W+I177V;;
M78F+ F163W+V206L;;
M78F+ I177V+V206L;
M78F+ V143I+ R148K+ F163W;
M78F+ V143I+ R148K+ I177V;
M78F+ V143I+ R148K+ V206L;
M78F+ V143I+ F163W + I177V;
M78F+ V143I+ F163W + V206L;
M78F+ V143I+ I177V + V206L;
M78F + R148K+ F163W+ I177V;
M78F + R148K+ F163W+ V206L;
M78F + R148K+ I177V + V206L;
M78F + F163W+ I177V + V206L;
V143I;
V143I + R148K;
V143I + F163W;
V143I + I177V;
V143I + V206L;
V143I+ R148K+ F163W;
V143I+ R148K+ I177V;
V143I+ R148K+ V206L;
V143I+ F163W + I177V;
V143I+ F163W + V206L;
V143I+ I177V + V206L;
V143I+R148K+F163W+I177V;
V143I+R148K+F163W+ V206L;
V143I+R148K+ I177V + V206L;
R148K;
R148K + F163W;
R148K + I177V;
R148K + V206L;
R148K+F163W+I177V;
R148K+F163W+V206L;
R148K+ I177V + V206L;
R148K+F163W+I177V+ V206L;
F163W;
F163W + I177V;
F163W + V206L;
F163W + I177V + V206L;
I177V;
I177V+ V206L;
V206L;
M78F+V143I+R148K+F163W+I177V;
M78F+V143I+R148K+F163W+ V206L;
M78F+V143I+R148K+ I177V + V206L;
M78F +R148K+F163W+I177V+ V206L;
V143I +R148K +F163W+I177V+ V206L;
M78F + V143I +F163W+I177V+ V206L;
M78F+V143I+R148K+F163W+I177V+ V206L。
本发明还涉及编码上述木聚糖酶突变体的DNA分子。
本发明还涉及包含上述DNA分子的重组表达载体。
本发明还涉及一种宿主细胞,包含上述重组表达载体。
将上述的质粒转入宿主细胞中,重组表达的木聚糖酶突变体的比活力得到显著提高。
在本发明的一些实施例中,宿主细胞为毕赤酵母(Pichia pastoris)。
在本发明的一些实施例中,宿主细胞为里氏木霉(Trichoderma reesei)。
本发明还提供了上述木聚糖酶突变体的制备方法,包括:
步骤1:获取编码木聚糖酶突变体的DNA分子,所述木聚糖酶突变体包含与SEQ IDNO:1具有至少90%同一性的氨基酸序列,且与SEQ ID NO:1相比在选自下组中的至少一个位置上包含至少一种氨基酸的取代:78,143,148,163,177,206;
步骤2:将步骤1获得的所述DNA分子与表达载体融合,构建重组表达载体,转化宿主细胞;
步骤3:诱导含重组表达载体的宿主细胞表达融合蛋白,分离纯化表达的融合蛋白。
在本发明的一些实施例中,步骤1所述的木聚糖酶突变体包含下组中至少一个氨基酸的取代:M78F,V143I,R148K,F163W,I177V,V206L。
在本发明的一些实施例中,步骤2所述的宿主细胞为毕赤酵母(Pichia pastoris)。
在本发明的一些实施例中,步骤2所述的宿主细胞为里氏木霉(Trichoderma reesei)。
本发明还提供了上述木聚糖酶突变体在饲料中的应用。
本发明以野生型木聚糖酶PT为基础,提供了包含M78F、V143I、R148K、F163W、I177V、V206L中至少一个突变位点的突变体。与木聚糖酶PT相比,本发明提供的单点突变体的比活力普遍提高了12.3%-71.1%,组合突变体的比活力普遍提高了84.0%-106.4%,效果显著,从而有利于降低木聚糖酶的生产成本,促进木聚糖酶在饲料中的广泛应用。
具体实施方式
本发明公开了一种木聚糖酶突变体、其制备方法及应用、编码该木聚糖酶突变体的DNA分子、载体、宿主细胞,本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
本发明用到了遗传工程和分子生物学领域使用的常规技术和方法,例如MOLECULAR CLONING:A LABORATORY MANUAL, 3nd Ed. (Sambrook, 2001)和CURRENTPROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY (Ausubel, 2003)中所记载的方法。这些一般性参考文献提供了本领域技术人员已知的定义和方法。但是,本领域的技术人员可以在本发明所记载的技术方案的基础上,采用本领域其它常规的方法、实验方案和试剂,而不限于本发明具体实施例的限定。例如,本发明可选用如下实验材料和试剂:
菌株与载体:大肠杆菌DH5α、毕赤酵母GS115、载体pPIC9k、Amp、G418购自Invitrogen公司。
酶与试剂盒:PCR酶及连接酶购买自Takara公司,限制性内切酶购自Fermentas公司,质粒提取试剂盒及胶纯化回收试剂盒购自Omega公司,GeneMorph II随机诱变试剂盒购自北京博迈斯生物科技有限公司。
培养基配方:
大肠杆菌培养基(LB培养基):0.5%酵母提取物,1%蛋白胨,1%NaCl,pH7.0;
酵母培养基(YPD培养基):1%酵母提取物、2%蛋白胨2%葡萄糖;
酵母筛选培养基(MD培养基):2%蛋白胨、2%琼脂糖;
BMGY培养基:2%蛋白胨,1%酵母提取物,100 mM磷酸钾缓冲液(pH6.0),1.34% YNB,4×10-5 生物素,1%甘油;
BMMY培养基:2%蛋白胨,1%酵母提取物,100 mM磷酸钾缓冲液(pH6.0),1.34% YNB,4×10-5 生物素,0.5%甲醇;
LB+Amp培养基:0.5%酵母提取物,1%蛋白胨,1%NaCl,100μg/mL氨苄青霉素,pH7.0;
LB+Amp平板:0.5%酵母提取物,1%蛋白胨,1%NaCl,1.5%琼脂,100μg/mL氨苄青霉素,pH7.0;
下面结合实施例,进一步阐述本发明:
实施例1 高比活力木聚糖酶突变体的筛选
来源于真核生物壶菌门新美鞭菌属的野生型木聚糖酶PT的氨基酸序列为SEQ IDNO:1,其编码核苷酸序列为SEQ ID NO:2。为了提高木聚糖酶PT的比活力,申请人对其基因进行了蛋白结构分析。该蛋白是由折叠片构成的右手半握状,两个催化残基位于高度扭曲的β-折叠片形成的可以容纳木聚糖糖链的裂缝中。在不破坏蛋白二级结构与活性中心的前提下,申请人进一步对该基因进行突变。
1.1设计PCR引物PT-F1、PT-R1:
PT-F1:GGCGAATTC CAAAGTTTCTGTAGTTCAGCTTCTC(下划线为限制性内切酶EcoRI识别位点);
PT-R1:ATAGCGGCCGC TTATCATTAATCACCAATGTAAACCT(下划线为限制性内切酶NotI识别位点)。
以PT基因(SEQ ID NO:2)为模板,利用上述引物用GeneMorph II随机突变PCR试剂盒(Stratagene)进行PCR扩增,胶回收PCR产物,EcoRI、NotI进行酶切处理后与经同样酶切后的pET21a载体连接,转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,涂布于LB+Amp平板,37℃倒置培养,待转化子出现后,用牙签逐个挑至96孔板,每个孔中加入150μL含有0.1mM IPTG的LB+Amp培养基,37℃ 220rpm培养6 h左右,离心弃上清,菌体用缓冲液重悬,反复冻融破壁,获得含有木聚糖酶的大肠杆菌细胞裂解液。
分别取出30 ul裂解液至两块新的96孔板;将其中一块板96孔板都加入30 ul底物,于37℃反应30 min后,DNS法测定生成的还原糖,另一块板加入150ul考马斯亮蓝溶液,静置10min,考马斯亮蓝(Bradford)结合法测定蛋白质含量,分别计算不同突变子酶活水平及蛋白含量。最终,申请人从两万多个转化子中筛选出能显著提高PT比活力,又不会影响其原有酶学性质的突变位点:M78F,V143I,R148K,F163W,I177V,V206L。
在上述野生型木聚糖酶PT的基础上,本发明提供了分别含M78F,V143I,R148K,F163W,I177V,V206L单个突变位点的突变体。
本发明还提供了包含M78F,V143I,R148K,F163W,I177V,V206L中至少2个,至少3个,至少4个,至少5个,至少6个突变位点的木聚糖酶突变体,例如: M78F/F163W、V143I/I177V、F163W/I177V、M78F/R148K、R148K/V206L、R148K/F163W、I177V/V206L两点突变体,M78F/V143I/F163W、M78F/F163W/I177V、M78F/R148K/F163W、V143I/R148K/V206L、R148K/F163W/V206L三点突变体,M78F/V143I/R148K/F163W、M78F/F163W/I177V/V206L、V143I/R148K/F163W/V206L、V143I/ F163W/I177V/V206L、R148K/F163W/I177V/V206L四点突变体,M78F/V143I/R148K/F163W/V206L、M78F/V143I/F163W/I177V/V206L五点突变体,以及M78F/V143I/R148K/F163W/I177V/V206L六点突变体。
实施例2 木聚糖酶突变体在毕赤酵母中的表达
依照毕赤酵母的密码偏爱性分别对PT的基因序列SEQ ID NO:2,以及上述突变体的基因序列进行优化合成,并且在合成序列5’和3’两端分别加上EcoRI和NotI两个酶切位点。
2.1表达载体的构建
将合成的PT及其突变体的基因序列分别进行EcoRI和NotI双酶切,然后与经同样酶切后的pPIC-9K载体16℃过夜连接,并转化大肠杆菌DH5a,涂布于LB+Amp平板,37℃倒置培养,待转化子出现后,菌落PCR(反应体系:模板挑取的单克隆,rTaqDNA聚合酶 0.5μL,10×Buffer 2.0μL,dNTPs(2.5mM) 2.0μL,5’AOX引物(10M):0.5μL,3’AOX引物:0.5μl,ddH2O14.5μL,反应程序:95℃预变性5min,30 cycles:94℃ 30sec,55℃ 30sec,72℃ 2min,72℃10min)验证阳性克隆子,经测序验证后获得了正确的重组表达质粒。
2.2毕赤酵母工程菌株的构建
2.2.1酵母感受态制备
将毕赤酵母GS115菌株进行YPD平板活化,30℃培养48 h后接种活化的GS115单克隆于6 mL YPD液体培养基中,30℃、220 rpm,培养约12 h后转接菌液于装有30 mL YPD液体培养基的三角瓶中,30℃、220 rpm培养约5h,经紫外分光光度计检测其菌体密度,待其OD600值在1.1–1.3范围后,4℃ 9000 rpm离心2 min分别收集4mL菌体至灭菌EP管中,轻轻弃上清,用灭菌的滤纸吸干残留的上清后用预冷的1 mL灭菌水重悬菌体,4℃、9000 rpm离心2 min,轻轻弃上清,重复用1mL灭菌水洗一遍后,4℃、9000 rpm离心2 min,轻轻弃上清,预冷的1mL山梨醇(1 mol/L)重悬菌体;4℃、9000 rpm离心2 min,轻轻弃上清,预冷的100-150μl山梨醇(1 mol/L)轻柔重悬菌体。
2.2.2转化和筛选
分别将2.1构建得到的表达质粒用Sac I进行线性化,线性化片段纯化回收后通过电穿孔法分别转化毕赤酵母GS115,在MD平板上筛选得到毕赤酵母重组菌株,然后在含不同浓度遗传霉素的YPD平板(0.5mg/mL-8mg/mL)上筛选多拷贝的转化子。
将获得的转化子分别转接于BMGY培养基中,30℃、250rpm振荡培养1d;再转入BMMY培养基中,30℃、250rpm振荡培养;每天添加0.5%的甲醇,诱导表达4 d;9000rpm离心10min去除菌体,即得到分别含野生型木聚糖酶PT和木聚糖酶突变体的发酵上清液。
按照上述方法,申请人分别构建得到重组表达野生型木聚糖酶PT和上述木聚糖酶突变体的毕赤酵母工程菌株。
2.3 木聚糖酶酶活测定
(1)酶活单位定义
在37℃、pH值为5.5的条件下,每分钟从浓度为5 mg/ml的木聚糖溶液中释放1 μmol还原糖所需要的酶量即为一个酶活力单位U。
(2)酶活测定方法
取2 ml浓度为1%的木聚糖底物(pH5.5乙酸-乙酸钠缓冲液配制),加入到比色管中,37℃平衡10 min,再加入2 ml经pH5.5乙酸-乙酸钠缓冲液适当稀释并经37℃平衡好的酸性木聚糖酶酶液,混匀于37℃精确保温反应30 min。反应结束后,加入5 ml DNS试剂,混匀以终止反应。然后沸水浴煮沸5 min,用自来水冷却至室温,加蒸馏水定容至25 ml,混匀后,以标准空白样为空白对照,在540 nm处测定吸光值AE。
酶活计算公式:
XD=
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中:XD为稀释酶液中木聚糖酶的活力,U/ml;AE为酶反应液的吸光度;AB为酶空白液的吸光度;K为标准曲线的斜率;C0为标准曲线的截距;M为木糖的摩尔质量,150.2 g/mol;t为酶解反应时间,min;N为酶液稀释倍数;1000为转化因子,1 mmol=1000 μmol。
(3)酶活测定结果
按照上述方法分别检测上述毕赤酵母工程菌的发酵上清液中木聚糖酶酶活。结果显示,重组表达野生型木聚糖酶PT及其突变体的毕赤酵母工程菌株发酵上清液的酶活为180-400 U/mL。
2.4 蛋白含量测定
(1)测定方法:
考马斯亮蓝(Bradford)结合法测定蛋白质含量是比色法与色素法结合的复合方法。考马斯亮兰G-250在酸性溶液时呈棕红色,当与蛋白质结合后变为蓝色,且在蛋白质一定浓度范围内符合比尔定律,可在595nm处比色测定。在3~5分钟即成大量吸收,至少稳定1小时。在10~1000μg/mL范围内,吸光值与蛋白质浓度成正比。
按照酶液和考马斯亮蓝溶液体积比1:5的比例进行混合,静置10mim,考马斯亮蓝(Bradford)结合法测定蛋白质含量。
(2)蛋白含量测定结果
按照上述方法分别检测上述毕赤酵母工程菌的发酵上清液中木聚糖酶蛋白含量。结果显示:重组表达野生型木聚糖酶PT及其突变体的毕赤酵母工程菌株发酵上清液的蛋白含量为0.04-0.1 mg/mL。
2.5 比活力的计算
“比活力 (Specific Activity)”是指:单位重量的蛋白质中所具有酶的活力单位数,一般用U/mg蛋白质来表示。一般来说,酶的比活力越高,酶越纯。
比活力计算公式:比活力(U/mg)=酶活(U/mL)/ 蛋白含量(mg/mL)。
重组表达野生型木聚糖酶PT及其突变体的毕赤酵母工程菌株发酵上清液的木聚糖酶比活力计算结果显示,与野生型相比,本发明提供的分别含M78F、V143I、R148K、F163W、I177V、V206L单个突变位点的木聚糖酶突变体比活力普遍提高了12.3%-71.1%。从而说明,本发明在野生型木聚糖酶PT基础上提供的单点突变体的比活力得到显著提高。
此外,本发明提供的包含M78F、V143I、R148K、F163W、I177V、V206L中任意2个或2个以上突变位点组合的木聚糖酶突变体,例如M78F/F163W、V143I/I177V、F163W/I177V、M78F/R148K、R148K/V206L、R148K/F163W、I177V/V206L两点突变体,M78F/V143I/F163W、M78F/F163W/I177V、M78F/R148K/F163W、V143I/R148K/V206L、R148K/F163W/V206L三点突变体,M78F/V143I/R148K/F163W、M78F/F163W/I177V/V206L、V143I/R148K/F163W/V206L、V143I/F163W/I177V/V206L、R148K/F163W/I177V/V206L四点突变体, M78F/V143I/R148K/F163W/V206L、M78F/V143I/F163W/I177V/V206L五点突变体,以及M78F/V143I/R148K/F163W/I177V/V206L六点突变体,其比活力普遍提高了84.0%-106.4%,均显著高于上述单点突变体的比活力水平,取得了意料不到的技术效果。
序列表
<110> 青岛蔚蓝生物集团有限公司
<120> 比活力提高的木聚糖酶突变体
<160> 2
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 225
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
Gln Ser Phe Cys Ser Ser Ala Ser His Ser Gly Gln Ser Val Lys Val
1 5 10 15
Thr Gly Asn Lys Val Gly Thr Ile Gly Gly Val Gly Tyr Glu Leu Trp
20 25 30
Ala Asp Ser Gly Asn Asn Ser Ala Thr Phe Tyr Ser Asp Gly Ser Phe
35 40 45
Ser Cys Thr Phe Gln Asn Ala Gly Asp Tyr Leu Cys Arg Ser Gly Leu
50 55 60
Ser Phe Asp Ser Thr Lys Thr Pro Ser Gln Ile Gly Arg Met Lys Ala
65 70 75 80
Asp Phe Lys Leu Val Lys Gln Asn Ser Ser Asn Val Gly Tyr Ser Tyr
85 90 95
Val Gly Val Tyr Gly Trp Thr Arg Ser Pro Leu Val Glu Tyr Tyr Ile
100 105 110
Val Asp Asn Trp Leu Ser Pro Phe Pro Pro Gly Asp Trp Val Gly Asn
115 120 125
Lys Lys His Gly Ser Phe Thr Ile Asp Gly Ala Gln Tyr Thr Val Tyr
130 135 140
Glu Asn Thr Arg Thr Gly Pro Ser Ile Asp Gly Asp Thr Thr Phe Asn
145 150 155 160
Gln Tyr Phe Ser Ile Arg Gln Gln Ala Arg Asp Cys Gly Thr Ile Asp
165 170 175
Ile Ser Ala His Phe Asp Gln Trp Glu Lys Leu Gly Met Thr Met Gly
180 185 190
Lys Leu His Glu Ala Lys Val Leu Gly Glu Ala Gly Asn Val Asn Gly
195 200 205
Gly Ala Ser Gly Thr Ala Asp Phe Pro Tyr Ala Lys Val Tyr Ile Gly
210 215 220
Asp
225
<210> 2
<211> 675
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
caaagtttct gtagttcagc ttctcactct ggacaaagtg taaaggtaac cggcaacaag 60
gttggaacta ttggtggtgt tggttacgaa ttatgggctg atagtggtaa taacagtgct 120
actttctatt ctgatggttc cttctcatgt actttccaaa atgctgggga ttacttatgt 180
cgtagtggtc tttctttcga tagtactaag accccatctc aaattggtcg tatgaaggct 240
gatttcaaac ttgtcaaaca aaatagttcc aatgttggtt attcctatgt tggtgtttac 300
ggttggacta gaagtccact tgtcgaatac tacattgtcg ataattggct tagcccattc 360
ccaccaggtg attgggttgg taacaagaag catggttctt tcactattga tggtgctcaa 420
tacactgttt atgaaaacac tcgtactggt ccatctattg atggtgatac caccttcaat 480
caatacttta gtattcgtca acaagctcgt gattgtggta ccattgatat ttctgctcac 540
tttgatcaat gggaaaagct tggtatgact atgggtaaat tacatgaagc caaggtttta 600
ggtgaagccg gtaacgttaa cggtggtgcc agtggtaccg ctgatttccc gtacgcaaag 660
gtttacattg gtgat 675

Claims (5)

1.一种木聚糖酶突变体,其特征在于,所述突变体是在SEQ ID NO:1基础上进行如下突变:
M78F/F163W;
F163W/I177V;
R148K/F163W;
M78F/V143I/F163W;
M78F/F163W/I177V;
M78F/R148K/F163W;
R148K/F163W/V206L;
M78F/V143I/R148K/F163W;
M78F/F163W/I177V/V206L;
V143I/R148K/F163W/V206L;
V143I/F163W/I177V/V206L;
R148K/F163W/I177V/V206L;
M78F/V143I/R148K/F163W/V206L;
M78F/V143I/F163W/I177V/V206L;
M78F/V143I/R148K/F163W/I177V/V206L。
2.编码权利要求1所述的木聚糖酶突变体的DNA分子。
3.一种重组表达载体,其特征在于,所述的重组表达载体中包含有权利要求2所述的DNA分子。
4.一种宿主细胞,其特征在于,所述的宿主细胞转入有权利要求3所述的重组表达载体,所述的宿主细胞为毕赤酵母(Pichia pastoris)或里氏木霉(Trichoderma reesei)。
5.权利要求1所述的木聚糖酶突变体在饲料领域中的应用。
CN201910524192.9A 2019-06-18 2019-06-18 比活力提高的木聚糖酶突变体 Active CN112094834B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910524192.9A CN112094834B (zh) 2019-06-18 2019-06-18 比活力提高的木聚糖酶突变体
EP20827264.1A EP3988657A4 (en) 2019-06-18 2020-05-15 XYLANASE MUTANT WITH ENHANCED SPECIFIC ACTIVITY
PCT/CN2020/090456 WO2020253426A1 (zh) 2019-06-18 2020-05-15 比活力提高的木聚糖酶突变体
US17/619,599 US20220380778A1 (en) 2019-06-18 2020-05-15 Xylanase mutant having improved specific activity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910524192.9A CN112094834B (zh) 2019-06-18 2019-06-18 比活力提高的木聚糖酶突变体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112094834A CN112094834A (zh) 2020-12-18
CN112094834B true CN112094834B (zh) 2023-02-03

Family

ID=73748626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910524192.9A Active CN112094834B (zh) 2019-06-18 2019-06-18 比活力提高的木聚糖酶突变体

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220380778A1 (zh)
EP (1) EP3988657A4 (zh)
CN (1) CN112094834B (zh)
WO (1) WO2020253426A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4026900A3 (en) * 2020-12-17 2022-10-05 Fornia BioSolutions, Inc. Xylanase variants and methods
CN117384887A (zh) * 2022-07-12 2024-01-12 青岛蔚蓝生物集团有限公司 高比活碱性木聚糖酶突变体
CN117384889A (zh) * 2022-07-12 2024-01-12 青岛蔚蓝生物集团有限公司 耐高温木聚糖酶突变体及其应用
CN115851671A (zh) * 2022-11-30 2023-03-28 山东龙昌动物保健品有限公司 木聚糖酶突变体xynH及其与胆汁酸复合的酶制剂和应用
CN117802072A (zh) * 2024-02-29 2024-04-02 北京挑战生物技术有限公司 木聚糖酶突变体及其应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102757947B (zh) * 2011-04-25 2013-06-26 武汉新华扬生物股份有限公司 一种热稳定性改良的木聚糖酶xyn-CDBFV-m及其基因和应用
CN104109660B (zh) * 2013-04-17 2016-03-30 东莞泛亚太生物科技有限公司 酶活性提高的木聚糖酶
US8722382B1 (en) * 2013-04-17 2014-05-13 Dongguan APAC Biotechnology Co., Ltd. Xylanase having improved enzymatic activity
CN105039290B (zh) * 2015-09-11 2018-10-09 青岛蔚蓝生物集团有限公司 一种木聚糖酶突变体及其应用
CN106676086B (zh) * 2015-11-05 2019-07-16 安徽绿微康生物科技有限公司 一种热稳定性改良的木聚糖酶xyn-LVK及其基因
CN106834255B (zh) * 2016-08-09 2019-12-10 广东溢多利生物科技股份有限公司 一种高比活内切木聚糖酶NPWXynB及其基因和应用
CN109402091B (zh) * 2017-08-18 2022-02-11 潍坊康地恩生物科技有限公司 木聚糖酶突变体

Also Published As

Publication number Publication date
EP3988657A4 (en) 2023-07-12
CN112094834A (zh) 2020-12-18
EP3988657A1 (en) 2022-04-27
WO2020253426A1 (zh) 2020-12-24
US20220380778A1 (en) 2022-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112094834B (zh) 比活力提高的木聚糖酶突变体
CN110607292B (zh) 一种高比活木聚糖酶突变体
WO2016078168A1 (zh) 植酸酶突变体
CN110607291B (zh) 耐热木聚糖酶突变体
CN112481240A (zh) 一种gh16家族耐热葡聚糖酶突变体及其构建方法与应用
CN113373131B (zh) 一组GH16家族耐热β-1,3-1,4-葡聚糖酶突变体及其应用
CN115029334B (zh) 一种高比活碱性木聚糖酶突变体
CN112877310B (zh) 一种耐热性β-甘露聚糖酶突变体ManAK-7及其编码基因和应用
CN115704019A (zh) 高比活碱性木聚糖酶突变体
CN107002055B (zh) 真菌来源的高温酸性β-葡萄糖苷酶及其编码基因和应用
CN106967701B (zh) 酸性耐高温纤维素酶Cel5及其基因和应用
CN112143717B (zh) 比活力提高的葡萄糖氧化酶突变体
CN116265580A (zh) 高比活碱性木聚糖酶突变体
CN115125226A (zh) 高比活淀粉酶突变体
EP2393925B1 (en) Protein and DNA sequence encoding a cold adapted xylanase
CN113717958B (zh) 比活力提高的植酸酶突变体
CN115851668B (zh) 高比活碱性木聚糖酶突变体
CN115029335B (zh) 一种耐高温木聚糖酶突变体及其应用
CN117947003A (zh) 高比活木聚糖酶突变体
CN117887695A (zh) 一种耐高温木聚糖酶突变体
CN115094049A (zh) 耐高温中性植酸酶突变体
CN117757776A (zh) 一种碱性木聚糖酶突变体及其应用
CN115838707A (zh) 甘露聚糖酶突变体
CN116218818A (zh) 一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用
CN115094050A (zh) 一种中性植酸酶突变体及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant