一种来源于教酒链霉菌(Streptomyces chartreusis)L1105的木聚糖酶基因及其木聚糖酶的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种来源于教酒链霉菌（Streptomyces chartreusis L1105)的木聚 糖酶基因及其产物木聚糖酶的应用。
【背景技术】
[0002] 木聚糖（xylan)是一种异质多糖（heteropolysaeeharides)，是β -D-吡喃型木糖 单元（xylopyranose units)通过β-1，4-糖苷键连接形成。植物半纤维素中含量最多的 就是木聚糖，干重占植物细胞的15~35%。
[0003] 木聚糖酶是糖苷水解酶的一种，包括β -1，4-内切木聚糖酶（EC 3. 2. 1. 8)，β -木 糖苷酶（EC 3. 2. 1. 37)，a -L-呋喃型阿拉伯糖苷酶（EC 3. 2. 1. 55)，α -葡萄糖醛酸酶（Ee 3.2.2. 1)，乙酰木聚糖脂酶（EC 3.2. 1.6)，酚酸脂酶。目前研究最多的木聚糖酶是β-1， 4-内切木聚糖酶，其水解大分子的主链，生成木寡糖和木糖，是木聚糖降解酶中的主力。
[0004] 目前，木聚糖酶最主要的来源是由微生物生产，且同一种微生物可以产生不止一 种木聚糖酶，不同的微生物产生的木聚糖酶之间也存在差异。
[0005] 糖苷水解酶根据催化区的保守氨基酸和疏水区的不同分为58个族，大部分木聚 糖酶属于F/10或G/11族，其中F/10族的木聚糖分子量大多大于30kDa，结构多样，除了催 化区域一般还含有多种非催化区域如纤维素结合域（CBD)等，能较快的水解木聚糖生成低 聚木糖和木糖。G/11族木聚糖酶结构简单，水解木聚糖的速度慢，产物多为木寡糖。目前大 部分传统筛选方式得到的木聚糖酶多属于G/11族。而F/10族的木聚糖不但能催化木聚糖 水解，还能水解纤维素，具有纤维素酶活，称之为交叉活性。
[0006] F/10族的木聚糖为多区域结构除了含有催化区域以外还含有非催化结构域，如纤 维素结合域（CBD)，木聚糖结合域（Xylan-bingding Domain，XBD)等，通常，这些非催化结 构域并不能催化水解反应，但是却能影响与不溶性底物的反应，能使木聚糖酶附着到纤维 素上，主要是对不溶性底物的亲和力产生变化，对酶活和其他酶学性质如底物特异性没有 影响。
[0007] 纤维素结构域普遍存在于纤维素酶，半纤维素酶，木聚糖酶和其他水解酶中，目 前经过确定的CBD结构已经超过100种，根据氨基酸相似性，用疏水性聚类方法将CBD结 构分为10个家族。研究表明有些酶不只含有一个而是含有两个甚至更多CBD结构，这 些结构域共同作用于底物，使酶的亲和性更好。有研究发现，将热纤梭菌（Clostridium thermocellum)的CBD接到⑶的N-端或C-端，对木聚糖的水解能力不变，说明CBD的位置 不影响对底物的附着。另外，CBD还与木聚糖酶的热稳定性有关，提高最适反应温度。
[0008] 木聚糖广泛的存在于自然界中，是植物半纤维素的重要组成部分，作为重要的可 再生资源，能否有效的利用木聚糖具有巨大工业价值。木聚糖酶能专一的降解木聚糖，且安 全高效，利用木聚糖酶降解木聚糖是目前利用这一资源的有效手段，受到广泛的重视，称为 近年科研工作者的研究热点。木聚糖酶在被广泛的应用到食品、饲料、纸浆助漂、医药、纺 织、能源等行业中，并发挥重要作用。目前，木聚糖在食品中主要被应用于焙烤工业，酿酒工 业，低聚木糖生产等领域。
[0009] 虽然木聚糖酶的工业中的应用十分广泛，但是木聚糖酶自身存在的一些问题也制 约着其更大范围的应用。首先，天然菌株在生产木聚糖酶的过程中，自身往往会分泌除木聚 糖酶以外的较多杂蛋白质，这些蛋白质中很少能协同木聚糖酶水解木聚糖酶，如菌株的分 泌蛋白酶，对木聚糖酶的产量会有很大的影响。分离纯化发酵液中的木聚糖酶是一个费时 费力的工作，且成本很高，如何能用更经济快捷的方法获得单一的木聚糖酶是工业应用研 究的重点。构建工程菌株是一种有效的手段。其次，木聚糖酶的生物活性是建立在合适的反 应体系中，由于目前大部分的木聚糖酶在比较温和的条件下才能获得最佳的催化结果，而 在造纸工业，食品加工，纺织工业，饲料工业，生物能源等工业生产中常常用到高温高压等 极限条件，这也制约着木聚糖酶的进一步应用。
【发明内容】
[0010] 本发明从来源于教酒链霉菌（Streptomyces chartreusis L1105)的木聚糖酶获 得木聚糖酶基因多核苷序列如 SEQ-1 所示：ATGGCGACCCGCACATCCATCGATCCGCCTCCCGAGCGCC GGCCCCGGCGCTCGCGCGTCCGCACCGCACTGGCCCTCGGCCTGGCCGGCCTGCTCGGCGCGACCGGCGTCGGCGCC CTCACCGGCACCGCGCAGGCCGCGAGCACCCTCGGCGCGGCGGCAGCCGAGAAGGGCCGTTACTTCGGCGCCGCCGT CGCCGCGAACCACCTGGGGGAGAGCGCGTACGTCTCGACGCTCAACACCGAGTTCAACTCGGTGACCCCGGAGAACG AGATGAAGTGGGACGCCACCGAGCGCACCCGCGGCACCTTCACCTTCGGCTCCGCCGACCAGGTCGTGAACCACGCC CAGAGCCAGGGCATGAAGGTCCGCGGCCACACCCTGGTCTGGCACTCGCAGTTACCGAGCTGGGTCGCGGGACTCGG CACCGCCGACCTCAGATCGGCGATGAACAATCACATCACCCAGGTCATGCAGCACTACAAGGGCAAGATCCACTCCT GGGACGTCGTCAACGAGGCATTCCAGGACGGCAGCAGTGGTGCGCGGCGCAGCTCGCCCTTCCAGGACAAGCTCGGC AACGGCTTCATCGAGGAGGCGTTCCGCACCGCCCGGGCCGCCGACCCGGCCGCCAAGCTCTGCTACAACGACTACAA CACCGACGGCGTCAACGCGAAGAGCAATGCCGTCTACAACCTGGTCAGGGACTTCAAGTCCCGTGGCGTGCCGATCG ACTGCGTGGGCTTCCAGTCCCACTTCAACAGCGCCTCGCCGGTCCCCTCCGACTACCAGGCCAACCTCCAGCGCTTC GCCGACCTCGGCGTGGACGTGCAGATCACCGAGCTGGACATCGAGGGCTCGGGCACCGCACAGGCCAACAGCTACAC CAATGTGGTCCGCGCCTGTCTGGCCGTCTCGCGCTGCACCGGCATCACCGTCTGGGGCGTCACCGACAAGTACTCCT GGCGCGCGAGCGGAACGCGCCTGCTGTTCGACGGCAACTACGCCAAGAAGCCGGCGTACACAGCGA CGCTGACCGC TCTCGGCGGCTCCTCCTCCGGCGGCGGCACACCCGGCGCCGCCTGCACGGCCACCTACAGCAAGGCCGAGGAGTGGA GTGACCGCTTCAACGGCAAGGTCACCATCACCGCCGGGAGTTCGGCGATCAGCGCCTGGACCGTGAACGTCACGGTG AACTCCCCGCAGAAGGTCTCCACGACCTGGAACGGCACGCCCAGCTGGGACAGCAGCGGCAACGTGATGACGATGAA GTCGAACGGCAACGGCAGCCTGGCCGCCGGGGCTTCCACCAGCTTCGGCTTCACCGTCATGAAGAACGGCAGCAGCG CGACCCCGGCGATCGGTTCCTGCACGGCGTCCTGA
[0011] 本发明从来源于教酒链霉菌（Streptomyces chartreusis L1105)的木聚糖酶获 得木聚糖酶基因多肽序列如SEQ-2所示：
[0012] MATRTSIDPPPERRPRRSRVRTALALGLAGLLGATGVGALTGTAQAASTLGAAAAEKGRYFGAAVAA NHLGESAYVSTLNTEFNSVTPENEMKWDATERTRGTFTFGSADQVVNHAQSQGMKVRGHTLVWHSQLPSffVAGLG TADLRSAMNNHITQVMQHYKGKIHSWDVVNEAFQDGSSGARRSSPFQDKLGNGFIEEAFRTARAADPAAKLCYND YNTDGVNAKSNAVYNLVRDFKSRGVPIDCVGFQSHFNSASPVPSDYQANLQRFADLGVDVQITELDIEGSGTAQA NSYTNVVRACLAVSRCTGITVWGVTDKYSWRASGTRLLFDGNYAKKPAYTATLTALGGSSSGGGTPGAACTATYS KAEEWSDRFNGKVTITAGSSAISAWTVNVTVNSPQKVSTTWNGTPSffDSSGNVMTMKSNGNGSLAAGASTSFGFT VMKNGSSATPAIGSCTAS*
[0013] 本发明从来源于教酒链霉菌（Streptomyces cha