本報訊 近日,記者從中國農業科學院飼料研究所獲悉,由該所姚斌研究員領銜的飼用酶工程創新團隊通過篩選獲得野生型快速羽毛降解菌株——解淀粉芽孢桿菌K11 (Bacillus amyloliquefaciens K11),該菌株能在24小時內,有效將羽毛降解,其降解效率是目前普遍使用的地衣芽孢桿菌的3倍以上。相關研究成果發表在《農業食品化學雜志》上。
角蛋白是一種普遍存在于自然界中且有很強抗性的硬性蛋白,其有多種存在形式,如動物毛發、蹄、角和羽毛等。隨著我國畜牧業迅速發展,養殖業不斷趨于規模化,羽毛作為家禽飼養和屠宰工業的副產物,產量越來越大,而羽毛中蛋白質和氨基酸含量豐富,是潛在的優良蛋白質資源。由微生物產生的角蛋白酶可以降解角蛋白,有著很好的經濟、生態效益,其應用涉及飼料生產,醫療衛生、制革及化妝品生產等多個行業。角蛋白酶是一種特殊的蛋白酶類,其能降解硬質且高度交聯的蛋白類物質如角質蛋白。目前,用于工業化生產的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,嚴重制約了它的廣泛應用。
姚斌研究團隊首先通過現代分子生物學技術,克隆得到了高效羽毛降解的角蛋白酶基因,進一步實現了其在不能降解羽毛的枯草芽孢桿菌中的成功表達。重組表達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小時內有效地降解羽毛,表明該基因是羽毛降解的關鍵基因。隨后研究團隊還創新性地將新基因轉化至原始菌株,使羽毛降解效率進一步提高,獲得了在12小時內可將羽毛幾乎完全降解的新型工程菌K1127,這是目前報道的降解羽毛效率最高的菌株。該改良菌株的高效羽毛降解能力,使得該重組工程菌在羽毛粉的制備以及廢棄羽毛的處理上具有巨大的應用前景,為角蛋白酶產品的生產及羽毛等角蛋白的規模化快速處理奠定理論及技術基礎。