近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所姚斌研究員領(lǐng)銜的飼用酶工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過(guò)篩選獲得野生型快速羽毛降解菌株——解淀粉芽孢桿菌K11,該菌株能在24小時(shí)內(nèi),有效的將羽毛降解,其降解效率是目前普遍使用的地衣芽孢桿菌的3倍以上。
角蛋白是一種普遍存在于自然界中且有很強(qiáng)抗性的硬性蛋白,其有多種存在形式如動(dòng)物毛發(fā)、蹄、角和羽毛等。隨著我國(guó)畜牧業(yè)迅速發(fā)展,養(yǎng)殖業(yè)不斷趨于規(guī)模化,羽毛作為家禽飼養(yǎng)和屠宰工業(yè)的副產(chǎn)物,產(chǎn)量越來(lái)越大,而羽毛中蛋白質(zhì)和氨基酸含量豐富,是潛在的優(yōu)良蛋白質(zhì)資源。由微生物產(chǎn)生的角蛋白酶可以降解角蛋白,有著很好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益,其應(yīng)用涉及飼料生產(chǎn),醫(yī)療衛(wèi)生,制革及化妝品生產(chǎn)等多個(gè)行業(yè)。角蛋白酶是一種特殊的蛋白酶類,其能降解硬質(zhì)且高度交聯(lián)的蛋白類物質(zhì)如角質(zhì)蛋白。目前,用于工業(yè)化生產(chǎn)角蛋白酶菌株主要為地衣芽孢桿菌,其降解羽毛需要3~7天,降解效率低,嚴(yán)重制約了它的廣泛應(yīng)用。
姚斌研究團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù),克隆得到了高效羽毛降解的角蛋白酶基因,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了其在不能降解羽毛的枯草芽孢桿菌中的成功表達(dá)。重組表達(dá)角蛋白酶基因的枯草芽孢桿菌具有顯著的蛋白酶活性,能在24小時(shí)內(nèi)有效的降解羽毛,表明該基因是羽毛降解的關(guān)鍵基因。隨后研究團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新性的將新基因轉(zhuǎn)化至原始菌株,使羽毛降解效率進(jìn)一步提高,獲得了在12小時(shí)可將羽毛幾乎完全降解的新型工程菌K1127,這是目前報(bào)道的降解羽毛效率最高的菌株。
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