一株对羟基苯甲酸酯海洋降解菌的关键酶基因克隆与表达

摘要

【背景】对羟基苯甲酸及其酯类常作为合成多种芳香族化合物的前体物质广泛应用于多个领域,但其难以自然降解给环境造成了污染问题,同时这些污染物随着洋流迁移到海洋中破坏海洋生态环境。【目的】从海洋环境中筛选对羟基苯甲酸酯高效降解菌,通过全基因组测序及注释分析,预测对羟基苯甲酸酯代谢通路,确定其代谢过程中的关键酶并进行功能研究。【方法】通过富集培养从海洋环境中分离对羟基苯甲酸酯降解菌,利用基因克隆技术将降解对羟基苯甲酸酯关键酶基因在大肠杆菌中高效表达,探究重组蛋白活性及酶学特征。【结果】从海底泥沙中筛选到一个菌株,经16S rRNA基因测序鉴定为硝化柠檬球菌(Citricoccus nitrophenolicus);该菌株能够利用多种对羟基苯甲酸酯类物质进行生长,在甲酯为碳源条件下生长状态最好;将羧酸酯酶基因和单加氧酶基因在大肠杆菌中进行高效表达,重组表达的羧酸酯酶最适反应条件为:pH 8.0,30℃反应30 min;重组表达的单加氧酶活性表达依赖于辅酶,Mg^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)和Fe^(3+)可增强该酶活性;经荧光定量PCR进一步确定z13175、z09075为编码羧酸酯酶的基因。【结论】羧酸酯酶和单加氧酶是对羟基苯甲酸酯类转化为原儿茶酸的关键酶,在对羟基苯甲酸酯类生物降解过程中起到重要作用。