本發(fā)明屬于酶學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種裂解性多糖單加氧酶的突變體。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)作物秸稈作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，其產(chǎn)量龐大、成本低廉等特點(diǎn)使其成為一種極具潛力的生物資源。據(jù)《2018-2024年中國世界秸稈人造板行業(yè)市場發(fā)展格局及投資價(jià)值評(píng)估研究報(bào)告》，全球每年的秸稈產(chǎn)量約為40億噸，而中國的理論可用秸稈資源量達(dá)9.77億噸，可收集資源約7.37億噸。

2、傳統(tǒng)的秸稈處理主要包括焚燒、填埋和還田三種方式。焚燒秸稈可以快速減少秸稈的數(shù)量，但會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，產(chǎn)生包括一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)化合物等，對(duì)空氣質(zhì)量和人們的健康造成危害。填埋秸稈則會(huì)占用土地資源，產(chǎn)生溫室氣體，對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響。

3、秸稈還田是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種重要的生態(tài)農(nóng)業(yè)實(shí)踐，秸稈還田不僅對(duì)土壤質(zhì)量和肥力有顯著的改善作用，還有助于防止土壤侵蝕、減少化肥使用及促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展。因此，推廣秸稈還田的做法，對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展具有重要意義。然而由于秸稈的主要成分是木質(zhì)纖維素，包含纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素，這些物質(zhì)構(gòu)成植物細(xì)胞壁的重要組成部分，具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，導(dǎo)致其難以快速降解。這種難以降解的特性使得秸稈在自然環(huán)境中分解速度較慢，對(duì)土壤和環(huán)境造成一定程度的影響。

4、秸稈植物細(xì)胞壁呈現(xiàn)復(fù)雜的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，尤其是多糖鏈之間通過氫鍵與木質(zhì)素形成高度有序的結(jié)晶區(qū)，傳統(tǒng)糖苷水解酶（glycoside?hydrolase，gh）很難對(duì)秸稈進(jìn)行有效降解，導(dǎo)致目前的生物降解催化劑存在催化效率較低的問題，需要進(jìn)一步研究開發(fā)高效的催化酶，以提高降解速率和降解效率。

5、新型秸稈氧化酶——裂解性多糖單加氧酶（lytic?polysaccharidemonooxygenase，lpmo）(lpmos，ec?1.14.99.53-56)是一類能夠降解纖維素的酶，研究顯示，lpmo在電子供體的協(xié)助下，能夠以氧化方式斷裂木質(zhì)纖維素結(jié)晶區(qū)的糖苷鍵，釋放出更多還原端，從而為糖苷水解酶提供更多的結(jié)合位點(diǎn)。將lpmo與糖苷水解酶共同作用時(shí)，可顯著提高木質(zhì)纖維素的轉(zhuǎn)化效率。

6、通過挖掘新型的lpmo資源，并與秸稈腐解劑協(xié)同，這不僅可以提高腐解劑的效率和質(zhì)量，也為農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用和環(huán)境保護(hù)做出了積極貢獻(xiàn)。有望在未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用，推動(dòng)資源的高效利用和土壤健康的改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題為：提供一種高效降解纖維素的裂解性多糖單加氧酶突變體及其應(yīng)用。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種裂解性多糖單加氧酶突變體fplpmo9a-v123t，其氨基酸序列如seq?id?no.1所示。

3、編碼上述所述的突變體fplpmo9a-v123t的基因。

4、進(jìn)一步地，所述基因的核苷酸序列如seq?id?no.2所示。

5、含有上述所述基因的表達(dá)載體。

6、含有上述所述表達(dá)載體的工程菌。

7、上述所述的突變體fplpmo9a-v123t或工程菌在降解纖維素上的應(yīng)用。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

9、本發(fā)明的突變體fplpmo9a-v123t的最適溫度均為50℃，最適ph為5。在這些條件下，突變體fplpmo9a-v123t展現(xiàn)出顯著的性能提升：其酶活性是野生型的1.9倍，并且其ic50值達(dá)到136.90?min，遠(yuǎn)高于野生型和其他突變體，這一結(jié)果表明該突變體不僅在催化效率上具有明顯優(yōu)勢(shì)，還表現(xiàn)出更高的熱穩(wěn)定性，能夠在高溫環(huán)境中保持更長時(shí)間的活性。這些特性使得突變體fplpmo9a-v123t在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，能夠更有效地發(fā)揮作用，提高生產(chǎn)效率并降低成本，其較高的熱穩(wěn)定性也意味著更長的使用壽命和更低的維護(hù)成本，進(jìn)一步增強(qiáng)了其在實(shí)際應(yīng)用中的競爭力。

技術(shù)特征：

1.一種裂解性多糖單加氧酶突變體fplpmo9a-v123t，其氨基酸序列如seq?id?no.1所示。

2.編碼權(quán)利要求1所述的突變體fplpmo9a-v123t的基因。

3.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的基因，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如seq?id?no.2所示。

4.含有權(quán)利要求2或3所述基因的表達(dá)載體。

5.含有權(quán)利要求4所述表達(dá)載體的工程菌。

6.權(quán)利要求1所述的突變體fplpmo9a-v123t或權(quán)利要求5所述的工程菌在降解纖維素上的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種裂解性多糖單加氧酶突變體FpLPMO9A?V123T及其應(yīng)用，屬于酶學(xué)領(lǐng)域，本發(fā)明的突變體FpLPMO9A?V123T的最適溫度均為50℃，最適pH為5。突變體FpLPMO9A?V123T的酶活性是野生型的1.9倍，并且其IC<subgt;50</subgt;值為136.90?min，遠(yuǎn)高于野生型和其他突變體，表明該突變體具有更高的熱穩(wěn)定性。這些特性使FpLPMO9A?V123T在實(shí)際運(yùn)用中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。能夠更有效地發(fā)揮作用，提高生產(chǎn)效率并降低成本，其較高的熱穩(wěn)定性也意味著更長的使用壽命和更低的維護(hù)成本，進(jìn)一步增強(qiáng)了其在實(shí)際應(yīng)用中的競爭力。

技術(shù)研發(fā)人員：孫小寶,賈保磊,蒲中機(jī),鄭剛,劉妍,李艷杰,姚燕來,賈義楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湘湖實(shí)驗(yàn)室（農(nóng)業(yè)浙江省實(shí)驗(yàn)室）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15