GhZH蛋白在高效水解玉米赤霉烯酮及其代谢衍生物中的应用

本发明属于农业，涉及玉米赤霉烯酮的降解，特别是指ghzh蛋白在高效水解玉米赤霉烯酮及其代谢衍生物中的应用。

背景技术：

1、玉米赤霉烯酮（zearalenone, zen）又称f-2毒素，是一种主要由镰刀菌属真菌产生的有毒次级代谢产物，是饲料和食品供应链中最常见的霉菌毒素污染物之一。zen经常在小麦、大麦、玉米和高粱等谷物及其加工副产物中检出，全世界范围内有45%的谷物和饲料受到zen污染，造成巨大经济损失。作为一种雌二醇类似物，zen能够引起人和动物内分泌紊乱和生殖障碍。雌性动物长期摄入zen污染日粮会导致子宫充血肿大、阴户红肿、直肠脱离、胎儿畸形和流产等。雄性动物长期摄入zen污染日粮会导致血睾屏障受损、性欲下降、精子活力和数量下降等。

2、zen还存在多种代谢衍生物，主要包括α-玉米赤霉烯醇 (α-zearalenol，α-zol)、β-玉米赤霉烯醇(β-zearalenol，β-zol)、α-玉米赤霉醇 (α-zearalanol，α-zal)和β-玉米赤霉醇 (β-zearalanol，β-zal)，这些代谢衍生物仍存在一定的毒性，其中α-zol毒性是zen的30倍。

3、采用生物酶解法将饲料和食品中的zen及其代谢衍生物转化成无毒或低毒代谢产物可以有效降低其对动物和人的危害。目前对于zen降解酶的研究主要聚焦于真菌来源的内酯水解酶zhd101及其同源蛋白，这类zen降解酶普遍最适ph为8.0～9.5，然而动物和人肠道ph在6.0～8.0之间，导致这类zen降解酶在动物和人肠道环境中不能充分发挥水解zen活性；另外，这类zen降解酶普遍存在对毒性更强的α-zol的酶活较低的缺陷（表1）。

4、表1 真菌来源的玉米赤霉烯酮水解酶zhd101家族蛋白比较

5、

6、现有的真菌来源的玉米赤霉烯酮水解酶家族其最适ph偏碱性，酶活不高且并不能同时高效降解zen和α-zol。因此，亟需探索和挖掘更多玉米赤霉烯酮水解酶资源，实现在中性条件下高效水解zen及其衍生物，尤其是毒性更强的α-zol。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出一种ghzh蛋白在高效水解玉米赤霉烯酮及其代谢衍生物中的应用。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供的ghzh蛋白的氨基酸序列如seq id no.1所示：

4、本发明还提供了ghzh蛋白编码基因的核苷酸序列，如seq id no.2所示。

5、进一步，本发明还提供了包含ghzh蛋白编码基因的重组表达载体。

6、进一步，本发明还提供了表达ghzh蛋白的重组菌株，所述重组菌株由包含ghzh编码基因的重组表达载体转化得到，重组菌株可以为大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、乳酸乳球菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌、毕赤酵母、酿酒酵母、乳酸克鲁维酵母、米曲霉、黑曲霉和里氏木霉。

7、进一步，本发明还提供了一种采用大肠杆菌制备ghzh蛋白的方法，包括以下步骤：

8、1）用包含ghzh蛋白编码基因的重组表达载体pet-31b-ghzh转化大肠杆菌rosetta(de3)，得到重组菌株；

9、2）培养所述重组菌株，诱导ghzh蛋白表达。

10、进一步，本发明还提供了一种含有ghzh蛋白的生物材料，所述生物材料包含ghzh蛋白及其生理上可接受的载体，其中所述ghzh蛋白的含量为0.01%～5%，所述生理上可接受的载体包括壳聚糖、甲壳素、淀粉、蔗糖、葡萄糖、寡果糖、稻米、米糠、稻壳粉、大豆皮、麦麸、玉米芯粉、水溶性淀粉、麦芽糖糊精和环糊精中的一种或几种。

11、本发明所述生物材料可以用于降解谷物、饲料、果汁、果渣、坚果、玉米浆和中草药中的玉米赤霉烯酮及其衍生物，其中玉米赤霉烯酮衍生物为α-玉米赤霉烯醇、β-玉米赤霉烯醇、α-玉米赤霉醇和β-玉米赤霉醇中的任意一种。

12、本发明具有以下有益效果：

13、（1）本发明提供的细菌来源的玉米赤霉烯酮水解酶ghzh是一种新型的玉米赤霉烯酮水解酶，和过往报道的真菌来源的玉米赤霉烯酮水解酶分属不同家族。本发明提供的ghzh蛋白水解zen酶活为639 u/mg，远远高于过往报道的真菌来源的玉米赤霉烯酮水解酶zhd101及其同源蛋白水解zen的酶活；此外，ghzh对毒性更高的zen衍生物α-zol的酶活达到582 u/mg。

14、（2）本发明的ghzh蛋白是一种中性玉米赤霉烯酮水解酶，最适反应ph为7.0，接近于动物和人肠道生理ph。此外，含有ghzh蛋白的生物材料可以有效降解玉米浆和苹果汁中的zen，具有良好的应用前景。

技术特征：

1. ghzh蛋白在高效水解玉米赤霉烯酮及其代谢衍生物中的应用。

2. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述ghzh蛋白具有玉米赤霉烯酮水解酶活性。

3. 根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述ghzh蛋白的氨基酸序列如seq id no.1所示。

4. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于：编码ghzh蛋白的核苷酸序列如seq id no.2所示。

5. 根据权利要求1-4任一项所述的应用，其特征在于：所述代谢衍生物为α-玉米赤霉烯醇、β-玉米赤霉烯醇、α-玉米赤霉醇和β-玉米赤霉醇中的任意一种。

6. 含有ghzh蛋白的生物材料在去除谷物、饲料、果汁、果渣、坚果、玉米浆或中草药浸提液中的玉米赤霉烯酮及其代谢衍生物中的应用。

7. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述生物材料指重组载体的表达产物，其中重组载体为包含表达ghzh蛋白的核苷酸片段的表达载体。

8. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述重组载体包含如seq id no.2所示的核苷酸片段。

9. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述生物材料中ghzh蛋白的质量分数为0.01%-5%。

10. 根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述生物材料的载体为壳聚糖、甲壳素、淀粉、蔗糖、葡萄糖、寡果糖、稻米、米糠、稻壳粉、大豆皮、麦麸、玉米芯粉、水溶性淀粉、麦芽糖糊精和环糊精中的一种或几种。

技术总结
本发明属于农业技术领域，涉及玉米赤霉烯酮的降解，特别是指GhZH蛋白、编码的基因在高效水解玉米赤霉烯酮及其代谢衍生物中的应用。本发明所涉及的具有高效玉米赤霉烯酮水解酶活性的蛋白GhZH的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；本发明还公开了一种含有上述玉米赤霉烯酮水解酶GhZH的生物材料的制备方法及其应用，本发明提供的玉米赤霉烯酮水解酶GhZH在饲料和食品中霉菌毒素脱毒领域具有重要的应用前景。

技术研发人员：郭永鹏,王志祥,陈兵,陈建平
受保护的技术使用者：河南农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13