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纤维素是自然界中分布最广、含量最丰富的天然可再生资源,彻底降解纤维素生成小分子糖并最终转化成各种产品,具有重要的经济价值和环境意义。纤维素结构复杂致密,现有纤维素酶的降解效率较低,导致其在工业中成本偏高,从而限制其应用。因此发掘新型高效的纤维素酶及纤维素降解辅助蛋白,有助于提高生物质转化效率并促进纤维素高效利用。本文基于嗜热真菌Talaromyces leycettanus JCM12802的全基因组序列分析,通过PCR方法获得一个GH5的内切纤维素酶基因Tlcel5A和一个GH6的纤维二糖水解酶基因Tlcel6A。Tlcel5A的DNA全长1464bp,含有四个内含子(长度分别为67,56,57和54 bp),编码序列全长1230bp,编码409个氨基酸和1个终止密码子。与来源于Aspergillus udagawae(GAO86105.1)的内切葡聚糖酶显示出最高一致性(76%)。Tlcel6A的DNA全长1898 bp,含有七个内含子(长度分别为69,75,78,69,71,70和71 bp),编码序列全长1395 bp,编码464个氨基酸和1个终止密码子。Tlcel6A与来源于T.leycettanus(CDF76448.1)显示出最高一致性(99%),与Tlcel6A相比仅在371–373多了三个氨基酸。N-端18个氨基酸为预测的两个纤维素酶的信号肽序列。编码成熟蛋白的两个纤维素酶基因成功在毕赤酵母中进行了表达。重组酶TlCel5A的最适温度为75°C,在70°C下稳定。TlCel6A以磷酸溶胀纤维素(PASC)和大麦葡聚糖为底物,最适温度分别为70°C和80°C,在60°C条件下稳定。TlCel5A和TlCel6A对地衣多糖、大麦葡聚糖和CMC-Na的比活分别为3905.6、3101.1、840.3 U/mg和109.0、92.9、0.1 U/mg。当使用微晶纤维素,PASC或气爆秸秆作为底物时,TlCel5A和TlCel6A具有显著的协同作用。添加三个氨基酸的突变体TlCel6A-3A的最适温度较野生型下降20°C,其比活力(15U/mg)也下降了5.2倍。从T.leycettanus JCM12802中还克隆了一个1196 bp的类膨胀素基因Tlexlx1。分析表明Tlexlx1含有1个内含子(83 bp),编码370个氨基酸和一个终止密码子。TlEXLX1推导氨基酸序列包括一个22个氨基酸的N-端信号肽序列,一个类似GH45结构域和一个类膨胀素结构域。与大多数真菌来源的类膨胀素相比,TlEXLX1缺少一个N-端的CBM结构域。在毕赤酵母中同时表达野生型TlEXLX1和融合同源蛋白TlSWO1的N端CBM区的CBM-TlEXLX1并对其基本性质进行分析。TlEXLX1和CBM-TlEXLX1具有较高的葡聚糖酶活性,以地衣多糖为底物时,比活分别为7.2 U/mg和17.2 U/mg,以大麦葡聚糖为底物时比活分别为4.4 U/mg和9.4 U/mg,对微晶纤维素也有微弱的水解活性。以地衣多糖为底物时,二者的最适作用温度和pH一致,均为60°C和6.0。TlEXLX1可以破坏微晶纤维素整齐光滑的表面结构,与商业纤维素酶有一定的协同效果。本研究从嗜热真菌T.leycettanus JCM12802中获得两个纤维素酶基因和一个类膨胀素基因并在毕赤酵母中成功表达。两个纤维素酶均为嗜热酶,具有高活性,协同作用效果显著。两个纤维素酶的研究不仅丰富了纤维素酶基因资源,为嗜热酶研究提供了素材,并有较重要的应用价值。我们还首次报道了类膨胀素具有纤维素降解活性,初步研究了类膨胀素作用纤维素的机制,为膨胀素类蛋白辅助纤维素降解提供了依据。