CN116218818A - 一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用 - Google Patents

一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116218818A
CN116218818A CN202211131233.6A CN202211131233A CN116218818A CN 116218818 A CN116218818 A CN 116218818A CN 202211131233 A CN202211131233 A CN 202211131233A CN 116218818 A CN116218818 A CN 116218818A
Authority
CN
China
Prior art keywords
xylanase
mutant
specific activity
enzyme
application
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.)
Pending
Application number
CN202211131233.6A
Other languages
English (en)
Inventor
汪小杰
冯娟
吴金辉
代小雪
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.)
Shanghai Jikaixing Biotechnology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Jikaixing Biotechnology 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 Shanghai Jikaixing Biotechnology Co ltd filed Critical Shanghai Jikaixing Biotechnology Co ltd
Priority to CN202211131233.6A priority Critical patent/CN116218818A/zh
Publication of CN116218818A publication Critical patent/CN116218818A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • 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
    • 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
    • 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)
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D21C5/005Treatment of cellulose-containing material with microorganisms or enzymes
    • 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
    • C12R2001/84Pichia
    • 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
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64Paper recycling

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及基因工程与蛋白质改造技术领域,具体涉及一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用。本发明以野生型木聚糖酶H1为基础,提供了包含Y46F、L77I、Y128F、S131T、T178S、V207N中至少一个突变位点的突变体。与野生型木聚糖酶H1相比,本发明提供的木聚糖酶突变体的比活力普遍提高了9.7%‑34.7%;其中,含T178S单点突变的木聚糖酶突变体的比活力最高,达1632.45 U/mg,有利于降低该酶的生产成本,促进其在工业领域的广泛应用。

Description

一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用
技术领域
本发明涉及基因工程和蛋白质工程技术领域,具体涉及一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用。
背景技术
木聚糖是半纤维素(地球上位居第二的可再生资源)的一种,主要存在于植物体内,将木质素和纤维素连接起来起到了稳定植物组织结构的重要作用。同时,木聚糖也是除纤维素以外的自然界中最为丰富的多糖,结构十分复杂,单体为D-木糖,主链和侧链上都连接有大小不同的取代基团。在化石能源越来越紧缺、环境污染越来越严重的当代,科研工作者们广泛关注可再生资源的合理利用,因此,木聚糖的充分利用吸引了很多眼球,但因为木聚糖化学结构的复杂性,要想完全将木聚糖降解必须借助于一套复杂的、具有不同功能和作用方式的水解酶系。这一套负载的木聚糖降解酶系主要有β-1,4-内切木聚糖酶(β-1,4-D-xylanohydrolase:EC3.1.2.8)、β-1,4-木糖苷酶(β-1,4-Dxylanxlylohydrolase:EC3.2.1.37)、α-L-呋喃阿拉伯糖苷酶(α-L-arabinofuranosidase:EC3.2.1.55)、α-葡萄糖醛酸酶和乙酰木聚糖酯酶等,研究表明这些完整的酶系在微生物中广泛存在。β-1,4-内切木聚糖酶是木聚糖水解过程中最重要的一种酶类,其特异性作用于木聚糖主链上的β-1,4-D-木糖苷键的糖苷键,将木聚糖彻底水解为木糖、木二糖及木二糖以上的木寡糖。
木聚糖酶作为木聚糖的水解催化酶,在化工、饲料、洗涤、造纸及食品等行业中用途广泛。在化工行业中,木聚糖酶可以将木聚糖水解成单糖或寡糖,为后面乙醇发酵和糠醛生产做底物层面的准备。在饲料行业,木聚糖酶能够降低谷物在动物肠道中的食糜黏度,提高饲料消化率。在洗涤行业中,木聚糖酶可作为洗衣清洁剂或衣物的护理成分。在造纸行业中,木聚糖酶在制浆和纸浆漂白中发挥着重要作用,它的使用不仅有利于制浆和纸浆漂白,也减少了化学品使用。在食品行业中,木聚糖酶则可以制备功能性寡糖,降低果汁浊度使果汁澄清,改善全麦面包的品质使面包更加柔软。
为了扩大碱性木聚糖酶在生产应用中的适用范围,近年来许多学者利用克隆技术和基因工程技术,对自然界中分离出来的碱性木聚糖酶的基因进行表达纯化及扩大培养,目前已取得较大进展。Long 等采用双质粒共同表达的方法将来自黑曲霉( Aspergillus niger) 的木聚糖酶基因转入毕赤酵母( Pichia pastoris) 中表达,使其表达能力提高33%,通过优化培养条件,表达能力较摇瓶培养提高了2.4 倍,为生产中提高木聚糖酶产量提供了新的方法。Jacomini 等从新月形杆菌( Caulobacter crescentus) 中分离出表达木聚糖酶的xynA2基因,通过聚合酶链反应扩增,克隆到pTrcHisA 载体中,在E.coli BL21( DE3) 中高效表达,纯化后的木聚糖酶在pH 值为8.0的碱性条件下培养24 h后,显示出较高的稳定性,并且能够有效地水解处理过的玉米秸秆,释放出大量还原糖和低聚木糖,这个研究为生产中利用廉价原材料高产低聚糖提供了思路与方法。Yu等从一种嗜盐细菌海洋拟杆菌( Marinimicrobium sp.) LS-A18中克隆了一个多结构域高分子量内切β-1,4-葡聚糖酶基因xylM18,将其在E.coli BL21( DE3)细胞中异源表达,这是目前发现的第一种多结构域、高分子量的木聚糖酶,XylM18表现出耐盐和耐碱的稳定性,可用于高盐和碱性条件下木聚糖的生物降解。Li等通过构建基因片段文库,鉴定了12个不同的来自GH11家族的木聚糖酶片段序列,其中xyn22被克隆并显示出优越的耐碱性,此外,通过在Y48和F53位点之间引入芳香相互作用,Xyn22的热稳定性显著提高,且不损害耐碱性。
易错PCR 法是蛋白质分子改造定向进化筛选常用的技术,已被广泛应用于各类酶分子性质改良。刘俊等通过易错PCR法和双酶切载体重构建法建立了木聚糖酶基因随机突变文库,从中筛选出四个在pH 8.0~9.5 范围内相对酶活活性均比出发菌株酶活高15%左右的突变体,再将四个突变位点进行组合突变,各个组合突变体酶与底物的亲和力和催化效率都比野生型出发菌株酶高,pH稳定性也显著高于野生型酶,这为改造GH11 家族木聚糖酶Xyn11A-LC 耐碱性提供了一种可行的方法,也为木聚糖酶耐碱性的研究提供了一定帮助。Lai 等从嗜碱芽孢杆菌( Bacillus sp.) 中分离出一种新的耐高温和耐碱的木聚糖酶xyn30Y5 基因,设计了47 种突变体,其中21个突变体活性有所提高,再通过组合诱变,使得最佳突变体催化效率( kcat /Km ) 和RA 601/2h值增加了一倍,同时最适pH 由7.0提高至8.0,这不仅提供了一种具有工业应用潜力的新型耐高温和耐碱的木聚糖酶,而且为提高木聚糖酶活性提供了有效的诱变策略。Chen 等对木聚糖酶Xyn-CDWT进行随机突变,筛选出耐碱性最强的突变株,通过对比发现,G214V及S128F 和E24V这三个突变位点使得木聚糖酶疏水性提高,突变位点N164D提高了酶的负电性,K168N也通过对带正电的L-赖氨酸的替换,间接提高了酶的负电荷,使酶的耐碱性提高。
汪俊卿等克隆了一种来自宇佐美曲霉( Aspergillus usamii) 的木聚糖酶的基因序列,并在P.pastoris GS115 和E.coli BL21( DE3) 中进行异源表达,在此基础上进行计算机辅助设计,通过N/C 端片段替换、二硫键添加以及点突变对该酶的热稳定性进行改造,最后获得四株热稳定性提高突变子,其最适温度比改造前的木聚糖酶提高了约2.0 ℃,该酶热稳定性得到了提高。Li 等通过N-末端区域置换和定点突变的方式对来自链霉菌中的木聚糖酶进行改造,结果表明,三个突变体分别比改造前的木聚糖酶的比酶活提高了2.1倍、3.2 倍和5.3倍,突变体底物亲和力和kcat /Kmax较改造前均有所提高。Bai 等通过易错PCR 构建了含有约10 000 个克隆的木聚糖酶Xyn11A-LC 随机突变文库,从文库中筛选出耐碱突变体。突变体E135V 将野生型木聚糖酶的最适pH从7.5提高至8.0,在pH 8.5、9.0、9.5 和10.0 时的相对酶活分别提高了17.5%、18.9%、14.3%和9.5%。突变体E135R 将野生型木聚糖酶的最适pH 从7.5提高至8.5,突变E135V和E135R分别将催化效率( kcat /Km)提高了57%和37%。曹宇帆等以GH11家族木聚糖酶xyn11A-LC为基础,建立随机突变基因文库,从中筛选野生型嗜碱性明显提高的三种突变体,通过蛋白质分子模拟,对分析出的关键位点进行定点突变,最后得到了比野生型嗜碱性明显提高的三种突变体。
目前使用的木聚糖酶存在比酶活低、不稳定、成本高,不能满足生产需要等问题,需要通过分子改造进行性质优化。本发明即提供了一种具有高比酶活的碱性木聚糖酶,可使其更适合于在工业领域中的实际应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种碱性木聚糖酶突变体及其应用。所述突变体的比活力比野生型得到显著提高,有利于其在工业领域的广泛应用。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供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:46,77,128,131,178,207。
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:Y46F、L77I、Y128F、S131T、T178S、V207N。
本发明还提供编码上述木聚糖酶突变体的DNA分子。
本发明还提供包含上述DNA分子的重组表达载体。
本发明还提供一种宿主细胞,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升。
在本发明的一些实施例中,宿主细胞为毕赤酵母(Pichia pastoris)。
本发明还提供了上述木聚糖酶突变体在造纸领域中的应用。
本发明以野生型木聚糖酶H1为基础,提供了包含Y46F、L77I、Y128F、S131T、T178S、V207N中至少一个突变位点的突变体。与野生型木聚糖酶H1相比,本发明提供的木聚糖酶突变体的比活力普遍提高了9.7%-34.7%;其中,含T178S单点突变的木聚糖酶突变体的比活力最高,达1632.45 U/mg,取得了意料不到的技术效果。
综上,本发明提供的木聚糖酶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,促进其在工业领域中的广泛应用。
具体实施方式
本发明公开了一种碱性木聚糖酶突变体、其制备方法及应用、编码该碱性木聚糖酶突变体的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MOLECΜLAR CLONING:A LABORATORY MANUAL,3nd Ed. (Sambrook, 2001)和CURRENT PROTOCOLSIN MOLECΜLAR 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;
上层培养基:0.1%MgSO4,1%KH2PO4,0.6%(NH4)2SO4,1%葡萄糖,18.3%山梨醇,0.35%琼脂糖;
下层培养基:2%葡萄糖,0.5%(NH4)2SO4,1.5%KH2PO4,0.06%MgSO4,0.06%CaCl2,1.5%琼脂。
下面结合实施例,进一步阐述本发明:
实施例1 重组质粒的构建
将来源于拟青霉(Paecilomyces. sp)的木聚糖酶基因(GeneBank ACS26244. 1)根据毕赤酵母密码子偏好性进行优化,并在其起始密码子ATG前增加6个碱基GAATTC(EcoRI酶切位点),在其终止密码子TAA后增加GCGGCCGC(Not I酶切位点)。优化后的核苷酸序列由上海捷瑞生物工程有限公司合成。将该木聚糖酶命名H1,其氨基酸序列为SEQ ID NO:1,编码核苷酸序列为SEQ ID NO:2。
用限制性内切酶EcoR I和Not I(Fermentas)对木聚糖酶基因进行酶切;同时,用限制性内切酶EcoR I和Not I对质粒pPIC9K进行酶切。使用凝胶纯化试剂盒将酶切产物纯化,并用T4 DNA连接酶(Fermentas)将上述两个酶切产物连接。将连接产物转化进DH5α大肠杆菌(Invitrogen),用氨苄青霉素进行选择。为确保准确,对若干克隆进行测序(Invitrogen)。
使用质粒小量制备试剂盒(Omega)从测序结果正确的大肠杆菌克隆中纯化质粒,获得1个重组质粒,将其命名为pPIC9K-H1。
实施例2 高比活木聚糖酶突变体的筛选
为了进一步提高木聚糖酶H1的酶活性,申请人对其进行蛋白结构分析。该蛋白是GH11家族木聚糖酶,其结构为β-果冻卷的结构。申请人通过定向进化技术对该酶进行了大量突变的筛选。
1.1设计PCR引物H1-F1、H1-R1:
H1-F1:GGCGAATTCATGATGATTGGTATCACTTCTTTTGC(下划线为限制性内切酶EcoRI识别位点);
H1-R1:ATAGCGGCCGC TTAACCGACGTCTGCAACGGTAATTC(下划线为限制性内切酶NotI识别位点)。
以H1基因(SEQ ID NO:1)为模板,利用上述引物用GeneMorph II随机突变PCR试剂盒((博迈斯))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 μl裂解液至两块新的96孔板;将其中一块96孔板加入30 μl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150μl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显著提高木聚糖酶比活力的单点突变体Y46F、L77I、Y128F、S131T、T178S、V207N。
在上述野生型木聚糖酶H1的基础上,本发明提供了分别含Y46F、L77I、Y128F、S131T、T178S、V207N单个突变位点的突变体。
实施例3 木聚糖酶在毕赤酵母中的表达
3.1表达载体的构建
依照毕赤酵母的密码偏爱性分别对木聚糖酶H1及其突变体的基因序列进行优化,由上海捷瑞生物工程有限公司合成,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。
按照实施例1中所述方法,将合成的木聚糖酶H1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(10mM):0.5μL,3’AOX引物:0.5μL,ddH2O 14.5μL,反应程序:95℃预变性5min,30个循环: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。
3.2毕赤酵母工程菌株的构建
3.2.1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30mL 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。
3.2.2转化和筛选
分别将3.1构建得到的重组表达质粒用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(0.5 mg/mL-8 mg/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,即得到分别含木聚糖酶H1和木聚糖酶突变体的发酵上清液。
、木聚糖酶酶活测定方法
(1)木聚糖酶酶活单位的定义
在温度为50℃、pH为8.0的条件下,每分钟从浓度为5mg/ml的木聚糖溶液中降解释放1μmol还原糖所需要的酶量即为一个酶活性单位,以U表示。
(2)木聚糖酶酶活测定方法
吸取10.0 ml木聚糖溶液,50℃平衡20 min。
吸取10.0 ml经过适当稀释的酶液,50℃平衡5 min。
空白样品测定:吸取2.00 ml经过适当稀释的酶液(已经过50℃平衡),加入到刻度试管中,再加入5ml DNS试剂,电磁振荡3 s。然后加入2.0 ml木聚糖溶液,50℃平衡30 min,沸水浴加热5 min。用自来水冷却至室温,加水定容至25 ml,电磁振荡3 s~5s。以标准空白样为空白对照,在540 nm处测定吸光度AB
样品测定:吸取2.00 ml经过适当稀释的酶液(已经过50 ℃平衡),加入到刻度试管中,再加入2.0 ml木聚糖溶液(已经过50℃平衡),电磁振荡3 s,50℃精确保温30 min。加入5.0 ml DNS试剂,电磁振荡3 s,以终止酶解反应。沸水浴加热5 min,用自来水冷却至室温,加水定容至25 ml,电磁振荡3 s。以标准空白样为空白对照,在540 nm处测定吸光度AE
XD=
Figure 237591DEST_PATH_IMAGE002
式中:
XD—试样稀释液中木聚糖酶的活力,U/ml;
AE—酶反应液的吸光度;
AB—酶空白样的吸光度;
K—标准曲线的斜率;
CO—标准曲线的截距;
M—木糖的摩尔质量M(C5XYN110O5)= 150.2 g/mol;
t—酶解反应时间,min;
N—酶液稀释倍数;
1000—转化因子,1 mmol = 1000 μmol。
(3)测定结果
按照上述方法进行酶活检测,结果显示:上述构建得到的重组表达木聚糖酶H1及其突变体的毕赤酵母重组菌株发酵上清液的酶活为419-749 U/mL。
、蛋白含量测定方法
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595 nm处比色测定。在3~5分钟即成大量吸收,至少稳定1小时。在10~1000 μg/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10 mim,考马斯亮蓝(Bradford)结合法测定蛋白质含量
按照上述方法进行蛋白含量的检测。结果显示:上述构建得到的重组表达木聚糖酶H1及其突变体的毕赤酵母重组菌株发酵上清液的蛋白含量为0.33-0.51 mg/mL。
、比活力计算
“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。
比活力计算公式:比活力(U/mg)=酶活(U/mL)/ 蛋白含量(mg/mL)。
具体结果见表1。
表1 碱性木聚糖酶突变体比活力比较
木聚糖酶及其单点突变体 比活力(U/mg)
野生型H1 1211.58
Y46F 1328.92
L77I 1523.28
Y128F 1349.47
S131T 1299.36
T178S 1632.45
V207N 1479.92
从表1的结果可以看出,与野生型木聚糖酶H1相比,本发明提供的碱性木聚糖酶突变体的比活力普遍提高了9.7%-34.7%;其中,含T178S单点突变的碱性木聚糖酶突变体的比活力最高,达1632.45 U/mg,取得了意料不到的技术效果。
综上,本发明提供的碱性木聚糖酶突变体的比活力得到显著提高,从而有利于降低该酶的生产成本,促进其在工业领域,尤其是造纸领域中的广泛应用。

Claims (9)

1.一种木聚糖酶突变体,其特征在于,所述突变体包含与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:46,77,128,131,178,207。
2.如权利要求1所述的突变体,其特征在于,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。
3.如权利要求1所述的突变体,其特征在于,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。
4.如权利要求1-3任一所述的突变体,其特征在于,所述突变体包含下组中至少一个氨基酸的取代:Y46F、L77I、Y128F、S131T、T178S、V207N。
5.编码权利要求1-4任一所述木聚糖酶突变体的DNA分子。
6.包含权利要求5所述DNA分子的重组表达质粒。
7.一种宿主细胞,其特征在于,所述的宿主细胞包含权利要求6所述的重组表达质粒。
8.如权利要求7所述的宿主细胞,其特征在于,所述的宿主细胞为毕赤酵母(Pichia pastoris)或里氏木霉(Trichoderma reesei)。
9.权利要求1-4任一所述木聚糖酶突变体在造纸领域中的应用。
CN202211131233.6A 2022-09-15 2022-09-15 一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用 Pending CN116218818A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211131233.6A CN116218818A (zh) 2022-09-15 2022-09-15 一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211131233.6A CN116218818A (zh) 2022-09-15 2022-09-15 一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116218818A true CN116218818A (zh) 2023-06-06

Family

ID=86585980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211131233.6A Pending CN116218818A (zh) 2022-09-15 2022-09-15 一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116218818A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102292436A (zh) * 2008-12-23 2011-12-21 丹尼斯科公司 具有木聚糖酶活性的多肽
CN113862244A (zh) * 2021-10-05 2021-12-31 上海佶凯星生物科技有限公司 一种高比活的碱性蛋白酶突变体及其在液体洗涤剂中的应用
CN114645035A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 福尼亚生物处理股份有限公司 木聚糖酶变体和方法
CN114958804A (zh) * 2022-06-22 2022-08-30 上海佶凯星生物科技有限公司 一种中性植酸酶突变体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102292436A (zh) * 2008-12-23 2011-12-21 丹尼斯科公司 具有木聚糖酶活性的多肽
CN114645035A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 福尼亚生物处理股份有限公司 木聚糖酶变体和方法
CN113862244A (zh) * 2021-10-05 2021-12-31 上海佶凯星生物科技有限公司 一种高比活的碱性蛋白酶突变体及其在液体洗涤剂中的应用
CN114958804A (zh) * 2022-06-22 2022-08-30 上海佶凯星生物科技有限公司 一种中性植酸酶突变体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHANG, M.等: "beta-1, 4-xylanase [Paecilomyces sp. \'thermophila\']", GENBANK DATABASE, 22 November 2009 (2009-11-22), pages 26244 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112094834B (zh) 比活力提高的木聚糖酶突变体
CN115029334B (zh) 一种高比活碱性木聚糖酶突变体
CN110607291A (zh) 耐热木聚糖酶突变体
US10435728B2 (en) Endoxylanase mutant, enzyme composition for biomass decomposition, and method of producing sugar solution
CN108018274B (zh) 一种极端耐热木聚糖酶1vbr的突变体xynh及其用途
Mamo et al. Cloning, sequence analysis, and expression of a gene encoding an endoxylanase from Bacillus halodurans S7
CN115704019A (zh) 高比活碱性木聚糖酶突变体
JP6354462B2 (ja) Ghファミリー10に属する耐熱性キシラナーゼ
CN115029335B (zh) 一种耐高温木聚糖酶突变体及其应用
US8778649B2 (en) Use of acidothermus cellulolyticus xylanase for hydrolyzing lignocellulose
CN116265580A (zh) 高比活碱性木聚糖酶突变体
CN116218818A (zh) 一种高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用
US20200002695A1 (en) Xylanase variant and enzyme composition for decomposing biomass
CN115851668B (zh) 高比活碱性木聚糖酶突变体
CN114517191B (zh) 热稳定性提升的酸性葡聚糖酶突变体及其应用
CN108410924A (zh) 一个属于糖基水解酶家族3的β-木糖苷酶在水解玉米芯木聚糖中的应用
CN114854721B (zh) 基于共进化分析的持续性内切葡聚糖酶突变体及其应用
CN116410960B (zh) 嗜盐适冷及pH适应性改良的β-木糖苷酶突变体D41G及其应用
CN111647582B (zh) 吡咯伯克霍尔德氏菌内切葡聚糖酶及其重组表达方法和应用
CN117887695A (zh) 一种耐高温木聚糖酶突变体
CN117757776A (zh) 一种碱性木聚糖酶突变体及其应用
CN117778355A (zh) 高比活碱性木聚糖酶突变体
CN115960868A (zh) 高比活碱性木聚糖酶突变体及其应用
WO2024093141A1 (zh) 高比活木聚糖酶突变体
CN113528486A (zh) 一种引入二硫键提高木聚糖酶热稳定性的方法

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