本發明提供了工程化的β?葡糖苷酶(BGL)酶、具有BGL活性的多肽、和編碼這些酶的多核苷酸、以及包含這些多核苷酸和多肽的載體和宿主細胞。本發明還提供了包含這些酶的組合物，以及使用工程化BGL酶制備帶有β?葡萄糖鍵的產物的方法。

本申請要求2016年6月15日提交的美國臨時專利申請序列第62/350,625號的優先權，該美國臨時專利申請為了所有目的特此通過引用全文并入。

發明領域

本發明提供了工程化的β-葡糖苷酶(BGL)酶、具有BGL活性的多肽、和編碼這些酶的多核苷酸、以及包含這些多核苷酸和多肽的載體和宿主細胞。本發明還提供了包含這些酶的組合物，以及使用工程化BGL酶制備帶有β-葡萄糖鍵的產物的方法。

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序列表的正式副本作為ASCII格式化文本文件經由EFS-Web與說明書同時提交，文件名為“CX8-157USP1_ST25.txt”，創建日期為2016年6月15日，且大小為1,110,016字節。經由EFS-Web提交的序列表為說明書的一部分并且通過引用以其整體并入本文。

發明背景

糖苷水解酶(糖苷酶、糖基水解酶)在復雜糖中糖苷鍵的水解中起作用。它們是自然界中具有不同作用的常見酶。它們通常基于它們的底物命名。β-葡糖苷酶(BGL)(EC3.2.1.21；β-D-葡糖苷葡糖水解酶)在生物學中扮演著許多不同和重要的角色，包括真菌和細菌降解纖維素生物質，哺乳動物溶酶體中糖脂的降解，以及植物中葡糖基化類黃酮的裂解。

糖苷酶已基于序列相似性被分配為家族。目前，CAZy(碳水化合物活性酶)網站上列出了135個家族。除了少數例外，所有簡單的β-葡糖苷酶屬于家族1或家族3。家族1包含細菌、植物和哺乳動物酶(例如6-磷酸-葡糖苷酶)。大多數家族1酶也具有顯著的半乳糖苷酶活性。家族3包含真菌、細菌和植物β-葡糖苷酶和己糖胺酶。這兩個家族中的酶通過兩步雙重置換機制水解其底物，同時凈保留異頭構型，所述機制涉及兩個關鍵活性位點羧酸殘基。在第一步中，一個羧酸(即親核體)攻擊底物異頭中心，而另一個羧酸(即酸/堿催化劑)使糖苷氧質子化，從而促進糖苷配基的脫離。這導致共價α-糖基-酶中間體的形成。在第二步中，該中間體通過在糖基酶異頭中心的一般堿催化的水攻擊來水解，釋放β-葡萄糖產物并再生酶。該中間體的形成和水解二者經由具有基本氧代正碳離子特征的過渡態進行。

轉糖基化是生物學中的另一個重要反應。在該反應中，糖殘基從一個糖苷轉移到另一個糖苷。這是糖苷鍵形成的機制，特別是在多糖的合成期間。核苷磷酸衍生物通常用作活化供體化合物，其中它們的糖苷鍵的能量在反應產物中部分保留。轉糖基化通過在底物和供體之間直接轉移糖基殘基，消除了對核苷磷酸糖的需求。

發明概述

本發明提供了工程化的β-葡糖苷酶(BGL)酶、具有BGL活性的多肽、和編碼這些酶的多核苷酸、以及包含這些多核苷酸和多肽的載體和宿主細胞。本發明還提供了包含這些酶的組合物，以及使用工程化BGL酶制備帶有β-葡萄糖鍵的產物的方法。