固定化胞外邻苯二酚1，2－双加氧酶的研究

首次将胞外邻苯二酚1,2－双加氧酶固定化,并用于制备顺,顺—己二烯二酸.该固定化酶表观活力高,使用范围扩大,耐酸性及耐碱性都有显著提高,并且使用稳定性好,得到的产物浓度及纯度均较高,酶与产物容易分离,整个工艺简单、独特、新颖,有利于工业化应用.     

邻苯二酚2,3-双加氧酶的结构和功能研究进展

邻苯二酚是所有芳香族化合物降解过程中的重要的中间产物,其降解有邻位和间位裂解两条裂解途径,分别由邻苯二酚1,2-双加氧酶(C12O)和邻苯二酚2,3-双加氧酶(C23O)催化裂解。本综述简要介绍了邻苯二酚2,3-双加氧酶的结构和功能的研究进展。     

三氯卡班降解菌株Sphingomonas sp. YL-JM2C中多个邻苯二酚双加氧酶的功能

【目的】研究Sphingomonas sp.YL-JM2C菌株的生长特性,确定以三氯卡班作为碳源的生长情况。挖掘菌株YL-JM2C潜在的邻苯二酚1,2-双加氧酶及邻苯二酚2,3-双加氧酶基因,在大肠杆菌(Escherichia coli)中异源表达邻苯二酚双加氧酶基因并研究其酶学性质。【方法】优化S.sp.YL-JM2C菌株以三氯卡班作为碳源时的培养条件,并利用全自动生长曲线测定仪测定菌株生长情况,绘制生长曲线。通过生物信息学方法挖掘潜在的邻苯二酚双加氧酶基因,并分别在Escherichia coli BL21(DE3)中进行异源表达,通过AKTA快速纯化系统纯化蛋白,分别以邻苯二酚、3-和4-氯邻苯二酚为底物检测重组蛋白的酶学特性。【结果】菌株在pH为7.0-7.5时生长最优。在以浓度为4-8 mg/L的三氯卡班做为底物时,菌株适宜生长。当R2A培养基仅含有0.01%酵母提取物和无机盐时,加入终浓度为4 mg/L的三氯卡班可促进菌株生长。挖掘到6个潜在的邻苯二酚双加氧酶基因stcA1、stcA2、stcA3、stcE1、stcE2和stcE3,表达并通过粗酶液分析证明其中5个基因stcA1、stcA2、stcA3、stcE1和stcE2编码的酶均具有邻苯二酚双加氧酶和氯邻苯二酚双加氧酶的活性;纯化酶的底物范围研究揭示了StcA1、StcA2和StcA3均属于Ⅱ型邻苯二酚1,2-双加氧酶,StcE1和StcE2为两个新型邻苯二酚2,3-双加氧酶;它们酶动力学分析研究证明了5个酶对邻苯二酚的亲和力和催化效率最高,4-氯邻苯二酚次之。【结论】在同一菌株中发现了5个具有功能的邻苯二酚双加氧酶基因,stcA1、stcA2和stcA3编码的酶均属于Ⅱ型邻苯二酚1,2-双加氧酶,stcE1和stcE2为两个新型邻苯二酚2,3-双加氧酶编码基因。5个酶均具有催化邻苯二酚和氯邻苯二酚开环反应的功能,这为更好地理解微生物基因组内代谢邻苯二酚及其衍生物氯代邻苯二酚基因的多样性奠定了基础。     

邻苯二酚1,2-双加氧酶的结构、功能及同工酶现象研究进展

邻苯二酚是芳香族化合物多条生物降解途径中共有的一种重要的中间产物,根据开环方式的不同,可分为邻位降解途径和间位降解途径,其中邻位降解途径中的关键酶是邻苯二酚1,2-双加氧酶。本文主要综述了邻苯二酚1,2-双加氧酶的结构、酶学性质,以及它在芳香烃降解菌中存在的同工酶现象及其功能研究进展。     

粪便微生物宏基因组来源的热稳定性邻苯二酚1,2-双加氧酶异源表达及酶学性质

【目的】克隆倭蜂猴粪便微生物宏基因组的邻苯二酚1,2-双加氧酶基因cat PLCgl,并对该酶进行异源表达及酶学特性研究。【方法】利用宏基因组高通量测序技术获得cat PLCgl,并对其氨基酸序列进行分析。将cat PLCgl重组到载体p EASY-E2中并转化到大肠杆菌BL21(DE3)中异源表达,研究其酶学性质。【结果】cat PLCgl全长852 bp,G+C含量48%,编码283个氨基酸,理论分子量为33.56 k D。重组Cat PLCgl酶学性质分析显示最适作用p H为7.0,其中在p H 7.0–10.0范围内处理1 h后,酶活剩余90%以上;最适作用温度为40°C,在25°C和40°C条件下稳定性较好,耐受210 h酶活性几乎不变。重组酶在最适条件下的动力学参数K_m、V_(max)和k_(cat)分别为24.9μmol/L、8.3 mmol/(min·g)和13.7 s~(-1);Fe~(2+)、Hg~(2+)、Cu~(2+)、Triton X-100、SDS、Ag+强烈抑制该酶活性,而其它金属离子及有机试剂影响较小。【结论】从倭蜂猴粪便微生物宏基因组中克隆得到邻苯二酚1,2-双加氧酶基因cat PLCgl,并对重组Cat PLCgl酶学性质进行研究,该酶具有较好的热稳定性和耐碱性,在降解环境中的邻苯二酚和生产顺,顺-己二烯二酸方面具有应用潜力。     

产胞外邻苯二酚1，2-双加氧酶的菌种筛选和发酵条件的研究

从112株细菌中筛选出两株产胞外邻苯二酚1,2一双加氧酶的假单胞菌(Pseubomonassp.)。 进行了该菌产酶的发酵条件试验。产酶的最适温度为30℃,最适起始pH为6．8—7-0。葡萄糖、麦芽糖和甘油对产酶有明显的抑制作用,苯甲酸钠对产酶有促进作用。氨态氮对菌体生长和产酶是必需的。琥珀酸钠是酶形成的有教诱导物。采用0.15％苯甲酸钠培养基(pH6.8—7.0),于30℃振荡培养72h,每毫升发酵液酶活力可达10单位。     

L-异亮氨酸和甘氨酸对大肠杆菌表达与分泌邻苯二酚2,3-双加氧酶的作用

证实了甘氨酸与L-异亮氨酸对大肠杆菌表达邻苯二酚2,3-双加氧酶(CatO_2ase)的促进作用和甘氨酸促使该酶分泌至胞外培养基中的作用.产酶量高低和分泌量多少与培养基种类、甘氨酸和L-异亮氨酸的浓度以及培养时间等因素有关.在甘氨酸存在的情况下,胞壁对溶菌酶的敏感性有所增加,超微形态似有变化,还存在其他物质的伴随分泌,故甘氨酸可能是引起细胞壁结构的改变而导致邻苯二酚2,3-双加氧酶等胞内容物被动分泌至胞外.     

L-异亮氨酸和甘氨酸对大肠杆菌表达与分泌邻苯二酚2,3-双加氧酶的作用

证实了甘氨酸与L-异亮氨酸对大肠杆菌表达邻苯二酚2,3-双加氧酶(CatO_2ase)的促进作用和甘氨酸促使该酶分泌至胞外培养基中的作用.产酶量高低和分泌量多少与培养基种类、甘氨酸和L-异亮氨酸的浓度以及培养时间等因素有关.在甘氨酸存在的情况下,胞壁对溶菌酶的敏感性有所增加,超微形态似有变化,还存在其他物质的伴随分泌,故甘氨酸可能是引起细胞壁结构的改变而导致邻苯二酚2,3-双加氧酶等胞内容物被动分泌至胞外.     

嗜麦芽寡养单胞菌PX1的降解芘特性及定殖效能

为丰富多环芳烃降解菌菌种库、降低农作物的污染风险,本研究对一株可高效降解多环芳烃(PAHs)的植物内生菌进行筛选鉴定,并初步探究其降解途径以及定殖效能。结果表明: 菌株PX1为嗜麦芽寡养单胞菌。该菌株对多环芳烃的降解具有广谱性,7 d几乎可彻底降解PAH无机盐培养基中的萘,在分别含有50.0 mg·L^-1菲、20.0 mg·L^-1芘、20.0 mg·L^-1荧蒽和10.0 mg·L^-1苯并[a]芘的培养体系中,对菲、芘、荧蒽、苯并[a]芘的降解率分别为72.6%、50.7%、31.9%和12.9%。选取芘作为PAHs模型研究菌株PX1的降解特性。酶活性试验表明,芘可诱导菌株PX1体内邻苯二甲酸双加氧酶、邻苯二酚-1,2-双加氧酶和邻苯二酚-2,3-双加氧酶的活性。在芘降解过程中检测到4,5-环氧化芘、4,5-二羟基芘、龙胆酸/原茶儿酸、水杨酸、顺-己二烯二酸/2-羟粘糠酸半醛、顺-2′-羧基苯丙酮酸、1-羟基-2-萘甲酸、水杨醛等中间产物。浸种定殖试验表明,菌株PX1可高效定殖到空心菜和小麦体内,显著促进空心菜和小麦生长,并能够将空心菜、小麦体内及其生长基质中的芘浓度分别降低29.8%～50.7%、52.4%～67.1%和8.0%～15.3%。表明菌株PX1主要通过“水杨酸途径”和“邻苯二甲酸途径”降解芘,且可以定殖到植物体内,促进植物生长。     

食酸丛毛单胞菌AN3菌株降解苯胺代谢途径的研究

食酸丛毛单胞菌(\%Comamonas acidovorans\%)AN3菌株中降解苯胺的酶类均为诱导酶,在以苯胺为唯一碳、氮源和能源生长的细胞中,含有苯胺双加氧酶、邻苯二酚2,3双加氧酶、2羟基己二烯半醛酸脱氢酶、4草酰巴豆酸脱羧酶和4羟基2酮戊酸醛缩酶等。苯胺双加氧酶作用于苯胺的\%K\%m值和\%V\%\-\{max\}分别为292μmol/L和3.57μmol\5mg\+\{-1\}·min-1;邻苯二酚2,3双加氧酶作用于邻苯二酚的\%K\%m和\%V\%\-\{max\}分别为16.4 mol/L和15.2μmol\5mg\+\{-1\}\5min\+\{-1\}。根据实验结果,推测了该菌株降解苯胺的代谢途径。     

嗜盐古菌Haloferax volcanii WFD11中龙胆酸1,2-双加氧酶HagA的研究

【目的】研究嗜盐古菌Haloferax volcanii WFD11菌株以不同芳香酸作为碳源的生长情况;鉴定其通过龙胆酸途径代谢芳香酸过程中的开环酶龙胆酸1,2-双加氧酶的基因,并对其进行生化水平的研究;初步揭示古菌和细菌代谢芳香酸的可能差异。【方法】分别以4 mmol/L的6种不同芳香酸为唯一碳源培养菌株WFD11,利用全自动生长曲线分析仪测定菌株生长情况并绘制生长曲线;利用高效液相色谱检测菌株WFD11代谢3-羟基苯甲酸的中间产物;对菌株WFD11的基因组进行生物信息学分析,寻找潜在的龙胆酸1,2-双加氧酶编码基因,并在Haloferax volcanii H1424中异源表达;通过快速纯化系统(采用Ni2+-NTA亲和层析柱)纯化异源表达的蛋白,以龙胆酸为底物通过紫外分光光度计检测粗酶液和纯化后的龙胆酸1,2-双加氧酶和相关酶学特性;通过实时定量PCR观察hag A的表达类型。【结果】菌株WFD11能以4 mmol/L的3-羟基苯甲酸和3-羟基苯丙酸为唯一碳源和能源生长;高效液相色谱检测证明菌株WFD11通过龙胆酸代谢3-羟基苯甲酸(3HBA);克隆和异源表达了龙胆酸1,2-双加氧酶基因hag A;Hag A粗酶液和纯化蛋白均具龙胆酸1,2-双加氧酶的活性,催化龙胆酸开环生成顺丁二酸单酰丙酮酸;Hag A的龙胆酸1,2-双加氧酶比活力为0.024 8 U/mg,且其活性不依赖于Fe2+;荧光定量PCR实验结果证明hag A是组成型表达。【结论】嗜盐古菌H.volcanii WFD11可能是通过龙胆酸途径代谢芳香酸类物质,为进一步研究古菌和细菌代谢芳香酸的可能差异打下了基础。     

好氧氯苯降解菌的分离鉴定

【目的】分离好氧氯苯降解菌,并通过研究降解特性为应用提供理论依据。【方法】利用富集培养技术分离菌株,通过形态、生理生化反应特征及16S rRNA基因序列分析鉴定菌株,测定培养液中氯苯、其它氯苯类化合物和氯离子的浓度以及菌体细胞的密度和菌体细胞粗提液中邻苯二酚双加氧酶的活性,研究菌株的降解特性。【结果】16S rRNA基因序列相似性比较表明,分离出的菌株与乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)的相似性高达98.5%。以初始浓度为50mg/L的氯苯为唯一碳源和能源时,120h内菌株对氯苯的降解率高达98.2%,氯离子净释放量和氯苯降解量的摩尔比范围为1:1.85-1:1.39,菌体细胞粗提液中邻苯二酚1,2-双加氧酶的平均活性为0.538U/mg蛋白质。加入葡萄糖后,菌体细胞数量和氯离子浓度明显增加,但单位细胞的氯苯降解能力明显下降。在二氯苯和三氯苯共存时,菌株对氯苯的降解能力受到明显的抑制作用,但对二氯苯有一定的降解作用,降解能力大小顺序为:1,3-二氯苯1,2-二氯苯1,4-二氯苯。【结论】分离出的好氧氯苯降解菌属于Acinetobacter属菌株,该菌株对氯苯和二氯苯均具有降解作用,可能通过邻位裂环途径降解氯苯,氯苯对菌株的降解能力和邻苯二酚1,2-双加氧酶的活性具有明显的增强作用。     

苯甲酸-1,2-双加氧酶高产菌株的筛选和发酵条件的研究

苯甲酸-1,2-双加氧酶(ECl.13.99.2)催化苯甲酸转化成邻苯二酚。该酶是微生物降解芳香烃的一个关键酶,它催化氧化开环的第一步反应,在研究微生物的芳香烃代谢中占有重要位置。近年来,发现该酶可以用来在工业上合成邻苯二酚以及消除芳环化合物的污     

倭蜂猴粪便微生物苯酚羟化酶和邻苯二酚1,2-双加氧酶基因多样性研究

【目的】分析倭蜂猴粪便微生物中苯酚羟化酶(Phenol hydroxylase,PH)和邻苯二酚1,2-双加氧酶(Catechol 1,2-dioxygenase,C12O)的基因多样性。【方法】利用简并引物,以倭蜂猴粪便微生物宏基因组DNA为模板,通过PCR扩增,分别构建PH和C12O基因克隆文库,并对克隆进行测序分析。【结果】倭蜂猴粪便微生物来源的PH和C12O基因序列经BLAST比对分析,与GenBank中相应酶的序列一致性分别介于92%?100%和87%?100%。系统进化树分析表明PH基因序列与Neisseria、Burkholderia、Alcaligenes、Acinetobacter 4个属来源的PH序列相关;C12O基因序列全部与Acinetobacter来源的C12O序列相关。序列比对结果表明PH序列具有LmPH (Largest subunit of multicomponent PH)中高保守的两个DEXRH结构域;C12O序列具有能被Ag+和Hg2+抑制的位点(半胱氨酸)。【结论】倭蜂猴粪便微生物来源的PH为多组分PH,其降解苯酚的中间产物邻苯二酚可以被C12O通过邻位开环途径裂解。     

恶臭假单胞菌ND6菌株catA基因的克隆和表达及其儿茶酚裂解途径探讨

恶臭假单胞菌ND6菌株的萘降解质粒pND6-1中编码儿茶酚1,2-双加氧酶的catA基因在大肠杆菌中进行了克隆和表达,并研究表达产物的酶学性质。结果表明:酶的K_m为0.019μmol/L,V_max为1.434μmol/(min.mg);具有很好的耐热性,在50℃保温45min后仍能够保留酶活力的93.7%;Fe²⁺对酶活性有显著的促进作用,其比活力是对照反应的292%;酶对4-氯儿茶酚的催化活性非常低,属于Ⅰ型儿茶酚1,2-双加氧酶。以萘为底物生长时,ND6菌株的细胞提取液中既存在催化邻位裂解途径的儿茶酚1,2-双加氧酶活性,也存在催化间位裂解途径的儿茶酚2,3-双加氧酶活性。以苯甲酸、对羟基苯甲酸和苯乙酸为唯一碳源生长时,ND6菌株细胞提取液的儿茶酚1,2-双加氧酶活性远远大于儿茶酚2,3-双加氧酶活性。表明ND6菌株既能通过儿茶酚间位裂解途径降解萘,也能通过儿茶酚邻位裂解途径降解萘,而以苯甲酸、对羟基苯甲酸和苯乙酸为诱导物时只利用儿茶酚邻位裂解途径。     

洋葱伯克霍尔德氏菌L68双加氧酶区基因克隆及序列分析

克隆洋葱伯克霍尔德氏菌L68双加氧酶区基因并对其进行序列分析。采用邻苯二酚喷洒方法从洋葱伯克霍尔德氏菌L68的基因文库中筛选到了1株含有双加氧酶区基因的重组子,其重组质粒命名为pB2k。重组质粒pB2k含有8030bp的L68基因片断,经BLAST比对,该片断含有11个与已报道的ORF相近的ORF。在该片断的5’端,ORF1和ORF2分别编码两个转移酶基因,tomA1t、omA2t、omA3和tomA4编码酚羟化酶组份,tomA5编码氧化还原酶,phnT编码铁氧还蛋白,phnE编码邻苯二酚2,3-双加氧酶,ORF3编码未知功能蛋白,phnG编码部分2-羟粘糠酸半醛脱氢酶。     

基因工程菌Pseudomonas sp.B4的构建及其产邻苯二酚发酵条件的初步研究

利用PCR技术以Pseudomonas sp. B3-1基因组DNA为模板,扩增出2.9kb编码苯甲酸双加氧酶基因簇benABC。将该基因簇连接于pLAFRJ载体,电转化至E．coli DH5α,再通过三亲本结合法导入野生菌株Pseudomonas sp. B3-1中,得到了一株邻苯二酚产量提高的基因工程菌,命名为Pseudomonas sp.B4。发酵条件优化表明,当苯甲酸钠浓度为6.0 g/L,聚蛋白胨浓度为2.0 g/L,温度为32℃以及pH值为6.0时,工程菌在200rpm旋转摇床发酵36小时后,邻苯二酚产量达到0.7 mg/ml,比优化前提高了20％。     

壳聚糖-g-N.羧甲基-二(2-苯并眯唑)-1,2-乙二醇的制备及其性能

以2-溴乙酸、壳聚糖、二（2-苯并咪唑）-1,2-乙二醇为原料,利用接枝作用将化学修饰后的小分子药物二（2-苯并咪唑）-1,2-乙二醇连接在天然高分子壳聚糖（CTS）上。并以。HNMR,IR,热分析及XRD等方法对其结构进行表征并研究接枝聚合物的理化性质。本文采用络合滴定法测定了接枝聚合物对一系列重金属离子的吸附作用;采用震荡法进行悬菌定量杀菌实验;还以经典的静态失重法研究了合成的聚合物在腐蚀介质中对N80钢片腐蚀的抑制作用。结果表明：小分子药物-（2-苯并咪唑）-1,2-乙二醇在接枝到天然高分子壳聚糖后热稳定性提高,在酸中具有良好的溶解度,对金属离子吸附能力在一个较宽温度范围内得以保持;同时增强了抑菌力,降低了最小抑菌浓度;利用BBIE与CTS韵协同作用提高了聚合物对金属腐蚀的抑制能力。     

石油污染土壤中苯酚降解菌ad049的鉴定及降解特性

以苯酚为唯一碳源,采用富集培养方法,从陕北靖边油田污染土壤中分离获得1株苯酚高效降解菌(ad049),对菌株进行形态观察、生理生化检验及16S rDNA序列分析,确定该菌株为红球菌(Rhodococcus)。采用摇瓶振荡培养方法,研究了接种量、pH值、温度和底物浓度对ad049生长量和苯酚降解率的影响,同时对该菌株脱氢酶和邻苯二酚双加氧酶活性进行了测定。结果表明,ad049具有较强的苯酚降解能力;在苯酚浓度1000 mg/L,温度35℃,pH值8,接种量5%的培养条件下,反应24 h后,苯酚降解率达99%以上,且整个降解过程符合零级动力学方程,速率常数k_0=41.51,相关系数R~2=0.96。通过邻苯二酚双加氧酶活性的测定,推测出该菌株降解苯酚的途径可能是以邻苯二酚1,2双加氧酶为主要途径进行邻位开环,辅以邻苯二酚2,3双加氧酶进行间位开环。     

产邻苯二酚工程菌的构建及发酵条件的优化

从实验室保存的一株能高效降解苯胺的不动杆菌中克隆到完整的苯胺双加氧酶基因簇,序列分析表明该基因簇包含6个完整的ORF,全序列与已报道的不动杆菌YAA的苯胺双加氧酶基因簇在氨基酸水平上有较高的同源性。将该基因簇连接于pLAFR6载体,电转化至E.coli,构建了该基因簇的工程菌。发酵条件优化表明,在苯胺浓度0.5mg/mL,采用pH7.0的LB培养基,E. Coli DH5α为宿主菌,于37℃培养,接种量为3％的条件下,邻苯二酚产量在20h达到0.546mg/mL,底物分子水平转化率可达92.4％。