细菌对三苯基甲烷类染料及其无色衍生物降解的相关研究

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孔雀石绿作为一种典型的三苯基甲烷类染料,在水产养殖等行业中用于抗菌杀虫,对生物具有“三致”效应。近年来,研究人员已经证实并得到了许多对三苯基甲烷类染料具有降解活性的微生物及酶类。本研究得到三株具有三苯基甲烷类染料降解活性的菌株—Sphingomonas sp.CM9、Pseudomonas putida KT2440、Pseudomonas sp.JT-1,并对其降解特性进行了探讨。  从水产养殖场筛选得到的Sphingomonas sp.CM9可快速降解LMG、LCV和LBF。CM9粗酶液降解LMG的最适条件为pH7.0,30℃。HPLC/MS分析发现CM9可将MG、CV和BF脱色转化为LMG、LCV和LBF,但该菌株中并未发现曾报道的细菌三苯基甲烷类染料还原酶基因序列tmr,可见该菌株必然存在一种新的三苯基甲烷类染料降解基因。另外,我们发现CM9菌株可将LMG转化为两种新的产物—甲基苯和4-氨基苯酚。  本研究还发现模式菌株Pseudomonas putida KT2440能够耐受高浓度孔雀石绿。通过蛋白质纯化,从该菌中得到三苯基甲烷类染料脱色酶TDE,经比对发现该酶为二氢嘧啶酶,同时可催化三苯基甲烷类染料还原作用,但没有任何已知的还原酶保守序列,因此TDE具有与其它已知还原反应不同的催化机理。TDE为四聚体,亚基分子量为50 kDa,pH8.0,45℃条件下其脱色活性最强。研究还对其基因进行分子克隆和异源表达,该酶相应基因只含有一个开放式阅读框,编码479个氨基酸,分子量约为52,690 Da,另外发现TDE是Pseudomonas putidaKT2440中唯一的三苯基甲烷类染料脱色蛋白质。  细菌除了对三苯基甲烷类染料具有降解作用外,其某些组分还可结合染料分子,达到脱色效果。研究中,我们分离得到Pseudomonas sp.JT-1,能将孔雀石绿转化为无色孔雀石绿,其脂蛋白可结合MG形成脂蛋白-MG复合物,是MG在环境中除了自由分子以外的另外一种存在形式。将Pseudomonas sp.JT-1中tmr基因经克隆表达后纯化得到的His-tagged TMR,TMR对MG-脂蛋白复合物的转化明显比MG自由分子的转化慢。可见,脂蛋白或多或少对MG分子具有保护作用,且MG-脂蛋白复合物对MG的保护作用比MG-BSA对MG的保护作用强。脂蛋白的过量表达能使JT-1体内结合更多MG,使其更难被转化。
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