本发明属于农业生物,具体涉及一种漆酶bvlac及其突变体的编码基因和应用,尤其是在饲料、食品、中草药、生物质能生产及污水处理过程中对霉菌毒素、生物胺等生物毒素降解中的应用。
背景技术:
1、霉菌毒素是霉菌在生长过程中产生的有毒次级代谢产物,目前发现的霉菌毒素超过300种,严重危害动物和人类健康。在饲料和食品中广泛存在且危害较大的霉菌毒素主要包括:黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮(zen)、呕吐毒素、t-2毒素、赭曲霉毒素、烟曲霉毒素和交链孢毒素及其衍生物。中国饲料原料和配合饲料中黄曲霉毒素b1(afb1)、呕吐毒素、zen的阳性率高达80%以上,严重影响动物的生长性能,对养殖者造成巨大经济损失。因此有效控制饲料和食品中霉菌毒素对畜禽以及人类的生命安全具有重要意义。微生物或酶的生物脱毒因其安全性和高效性受到人们的广泛关注。目前报道的能够降解afb1的酶有黄曲霉毒素氧化酶、过氧化物酶、f420-依赖性还原酶和漆酶四大类。黄曲霉毒素氧化酶是一种来自armillariellata bescens的具有转化分解黄曲霉毒素作用的蛋白酶。wang等发现白腐真菌yk-624的锰过氧化物酶mnp,与afb1反应48h后能够降解86%的afb1。taylor等发现一种结核分支杆菌(m.smegmatis)可以产生降解黄曲霉毒素的酶,这种酶属于f420h2依赖的还原酶(fdr-a和-b)家族。aberts等发现白腐真菌(t.versicolor)产生的真菌漆酶在黑曲霉中表达的重组漆酶(118u/l)能降解55%的afb1。目前也有一些细菌漆酶降解afb1的报道。已知能够降解zen的酶有玉米赤霉烯酮水解酶、过氧化物酶和漆酶等。从粉红粘帚菌(clonosta chysrosea)中分离出的玉米赤霉烯酮的内酯水解酶zhdl01是目前研究最为广泛的玉米赤霉烯酮降解酶。yu等从不动杆菌(acinetobvlacter sp.)sm04中克隆得到一个过氧化物酶prx,重组prx酶6h内可降解玉米样品中90%的zen。wang等分离鉴定的漆酶通过氧化zen分子c2和c4位的双酚结构实现zen降解。现有的霉菌毒素降解酶大多存在催化效率低、表达量低、温度和ph耐受性差等缺陷,限制了其在产业上的应用。因此有必要挖掘新的催化活性高、温度和ph耐受性高的酶,推进该类酶在食品、饲料、中草药、生物质能源生产及污水处理领域中的广泛应用。生物胺是一类具有生物活性的小分子含氮有机化合物,它们广泛存在于食品,尤其是蛋白质含量较高的发酵食品中。适量的生物胺可以促进人体正常的生理活动,但摄入过量外源生物胺则会引起人体诸多不良反应,严重时可能危及生命。通过向发酵食品中添加生物胺降解酶,不造成食品营养物质损失,不产生新的毒性物质,可以有效控制食品中的生物胺积累。目前关于生物胺降解酶较少,因此有必要挖掘新型催化效率高的生物胺降解酶。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种漆酶bvlac。
2、本发明的另一目的在于提供一种漆酶bvlac的突变体。
3、本发明的另一目的在于提供上述漆酶bvlac或其突变体的编码基因。
4、本发明的另一目的在于提供包含上述漆酶bvlac或其突变体编码基因的重组表达载体以及含有该重组表达载体的重组宿主细胞。
5、本发明的另一目的在于提供包含上述漆酶bvlac或其突变体的制备方法。
6、本发明的另一目的在于提供上述漆酶bvlac或其突变体在霉菌毒素生物降解中的应用。
7、本发明的另一目的在于提供上述漆酶bvlac或其突变体在生物胺降解中的应用。
8、本发明的另一目的在于提供上述漆酶bvlac或其突变体在酶制剂制备、食品、饲料、中草药、生物质能源生产及污水处理领域中的应用。
9、为实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
10、本发明的一方面是通过基因克隆技术从一种贝莱斯芽孢杆菌(bacillusvelezensis)基因组中挖掘到一种漆酶bvlac,其氨基酸序列如seq id no.1所示,其核苷酸序列如seq id no.2所示。
11、本发明的另一方面是提供漆酶bvlac的单位点突变体,所述漆酶bvlac的单位点突变体是将漆酶bvlac的氨基酸序列进行e188a、e188r、s210g、t317n、t377i、t418g、n442a或d501g中的任何一种氨基酸单位点突变所获得的单位点突变体;优选的,所述突变体是将漆酶bvlac的氨基酸序列进行e188r、t377i、t418g、n442a或d501g中的任何一种氨基酸单位点突变所获得的单位点突变体;更优选的,所述突变体是将漆酶bvlac的氨基酸序列进行e188r或t377i单位点突变所获得的单位点突变体。
12、本发明的另一方面是提供漆酶bvlac的多位点突变体,所述漆酶bvlac的多位点突变体是将漆酶bvlac的氨基酸序列中位点e188a、e188r、s210g、t317n、t377i、t418g、n442a或d501g中的任何两种或两种以上的位点突变所获得的多位点突变体;优选的,所述突变体是将漆酶bvlac的氨基酸序列进行e188a/t377i、e188r/t418g、e188a/t377i/n442a、e188r/t418g/d501g中的任何一种氨基酸位点突变所获得的多位点突变体;更优选的,所述突变体是将漆酶bvlac的氨基酸序列进行e188a/t377i/n442a位点突变所获得的突变体。
13、本发明所述氨基酸单位点突变“t377i”表示将seq id no.1所示的氨基酸序列的第377位氨基酸由苏氨酸(t)突变成异亮氨酸(i);其余的单位点突变的表述依此类推。
14、本发明所述氨基酸多位点突变“e188a/t377i”表示将seq id no.1所示的氨基酸序列的第188位氨基酸由谷氨酸(e)突变成丙氨酸(a),第377位氨基酸由苏氨酸(t)突变成异亮氨酸(i);其余多位点突变的表述依此类推。
15、本发明中所述的各单位点突变体或多位点突变体的编码基因也属于本发明的保护范畴之内。
16、本发明的另一方面是提供了含有所述漆酶bvlac编码基因或漆酶bvlac的各突变体编码基因的重组表达载体或重组宿主细胞;其中,所述重组表达载体可以为重组原核表达载体或重组真核载体。
17、本发明的另一方面是提供制备漆酶bvlac或漆酶bvlac的各突变体的方法,
18、包括:
19、(1)将漆酶bvlac编码基因或漆酶bvlac的各突变体编码基因可操作的与表达调控元件连接构建得到重组表达载体;
20、(2)将重组表达载体转化宿主细胞,培养宿主细胞,诱导表达重组蛋白,纯化,即得。
21、本发明还提供了上述漆酶bvlac及其各单位点突变体或多位点突变体在霉菌毒素生物降解中的应用,尤其对食品、饲料、中草药、生物质能源生产及污水中黄曲霉毒素b1(afb1)、黄曲霉毒素b2(afb2)、黄曲霉毒素g1(afg1)、黄曲霉毒素g2(afg2)、黄曲霉毒素m1(afm1)、黄曲霉毒素m2(afm2)、玉米赤霉烯酮zen、玉米赤霉烯醇(α-zel和β-zel)、玉米赤霉醇(α-zal和β-zal)、玉米赤霉酮zan、交链孢酚aoh、交链孢酚单甲醚ame中的一种或几种霉菌毒素的降解应用。
22、本发明还提供了上述漆酶bvlac及其各单位点突变体或多位点突变体在生物胺降解中的应用,尤其对食品、饲料中组胺、酪胺、腐胺、尸胺、精胺和亚精胺的降解应用。
23、本发明的优点和有益效果:
24、本发明所提供的漆酶bvlac或漆酶bvlac各单位点突变体或多位点突变体具有很高的活性,对多种霉菌毒素和生物胺具有很强的生物降解能力,在酶制剂生产,食品、饲料、中草药、生物质能源生产或污水处理过程生物毒素降解方面具有广泛的应用前景。
1.一种具有生物脱毒功能的漆酶bvlac,其特征在于,其氨基酸序列为:如seq id no.1所示。
2.如权利要求1所述的漆酶bvlac的编码基因,其特征在于,其核苷酸序列为:如seq idno.2所示。
3.权利要求1所述的漆酶bvlac的单位点突变体或多位点突变体,其特征在于,
4.权利要求3所述的单位点突变体或多位点突变体的编码基因。
5.含有权利要求2或权利要求4所述的编码基因的重组表达载体以及含有该重组表达载体的重组宿主细胞。
6.一种制备权利要求1所述的漆酶bvlac的方法,包括:
7.一种制备权利要求3所述的漆酶bvlac的单位点突变体或多位点突变体的方法,包括:
8.权利要求1所述的漆酶bvlac或权利要求3所述的单位点突变体或多位点突变体在霉菌毒素生物降解中的应用。
9.权利要求1所述的漆酶bvlac或权利要求3所述的单位点突变体或多位点突变体在生物胺降解中的应用。
10.权利要求1所述的漆酶bvlac或权利要求3所述的单位点突变体或多位点突变体在酶制剂制备、饲料、食品、中草药、生物质能源生产及污水处理中的应用。
