假单胞菌WBC-3分解代谢甲基对硫磷和4-硝基酚:降解途径、调控机理及其污染的生物修复

摘要

作为有机磷农药的代表,甲基对硫磷(Methyl Parathion,MP)曾被大量用于农业生产中的害虫防治,但其残留会造成环境与食品的严重污染,严重影响了人类的身体健康.而生物修复是去除有机污染物经济和有效的方法.因此,一株能够彻底降解甲基对硫磷的假单胞菌WBC-3从湖北沙市地区农药污染土样中被分离出来.WBC-3能以甲基对硫磷或4-硝基酚(PNP)为唯一碳源、氮源及能源生长.在假单胞菌WBC-3中编码甲基对硫磷水解酶(MPH)的基因mph被发现位于一个70Kb的质粒pZWLO上,MPH催化甲基对硫磷水解生成PNP进一步有机发现mph基因位于一个典型一型转座子IS6100中,这个代谢转座子(Tnmph)具有进一步转座能力).MPH的晶体结构解析发现其为同源二聚体,具有与有机磷水解酶(OPH)类似的二价金属离子组成的活性中心:其中一个单体含有两个锌离子,另一个单体含有一个锌离子和一个镉离子.在MPH三维结构知识的基础上,对MPH活性中心附近可能的底物结合氨基酸位点的研究表明Trp179、Phe196是活性中心的底物结合部位的关键氨基酸.对假单胞菌WBC-3分解代谢甲基对硫磷和4-硝基酚的研究，在生化和分子生物学水平阐明了其代谢途径，鉴定了功能基因(簇)及其表达调控方式，丰富了对有机磷农药和硝基芳烃微生物降解的理解;成功的实验室水平的生物修复可以应用到含有甲基对硫磷及硝基酚同分异构体污染的土壤、水体的环境治理中，为有机磷污染物和硝基芳香烃化合物引起的环境污染的生物修复提供了理论依据和资源储备。