微囊藻毒素降解酶的特性和催化機理研究

《微囊藻毒素降解酶的特性和催化機理研究》是依託北京科技大學，由閆海擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微囊藻毒素降解酶的特性和催化機理研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：閆海
• 項目類別：面上項目

項目摘要

藍藻水華在我國和世界仍呈現增加趨勢，其最主要危害是產生並釋放使人致癌的微囊藻毒素(Microsystins, MCs)，因此對人們飲用水安全構成了非常嚴重的威脅。MCs屬於單環七肽化學結構穩定的化合物，而酶催化降解是高效去除MCs的最有效方法。我們在國內率先成功篩選出高效降解MCs的鞘氨醇單胞菌USTB-05等菌種，並在國內外首先成功克隆表達具備降解MCs活性酶的基礎上，本申報項目擬採用含谷胱甘肽轉移酶（GST）標籤表達載體分別高效表達能夠連續催化降解MCs的主要3種酶，使用GST結合樹脂親和層析柱分離純化出單一的MCs降解酶。分別以MC-RR和MC-LR為底物，依次加入純化單一MCs降解酶，得到MCs降解中間和最終產物。通過液質聯用儀等測定MCs產物的質荷比並研究確定其分子結構，深入系統地探索酶催化降解不同類型MCs途徑和分子機理共性和特性，為豐富發展MCs生物降解理論做出我們的貢獻。

結題摘要

藍藻水華污染最主要危害是產生並釋放使人致癌的微囊藻毒素(Microsystins, MCs)，因此對人們飲水安全構成了非常嚴重的威脅。本研究在成功篩選出高效生物降解MCs的鞘氨醇單胞菌USTB-05基礎上，成功克隆出了USTB-05-A、USTB-05-B和USTB-05-C 3個降解基因，同時表達出了具備連續催化降解MCs活性的3個重組酶。第1個降解基因USTB-05-A所表達的酶屬於金屬蛋白酶，能水解鍵能較弱的Adda-Arg肽鍵，把環狀MCs降解成線性MCs；第2個降解基因USTB-05-B所表達的酶屬於絲氨酸羧肽酶，識別斷裂線性MCs中連線Ala與Leu的肽鍵，將線性七肽轉化為線性四肽；第3個降解基因USTB-05-C所表達的酶屬於金屬蛋白酶類，所表達的重組酶既能識別斷裂線性MCs七肽中的 Adda- D -Glu 肽鍵, 也能識別水解線性四肽中的 Adda- D -Glu 肽鍵, 均生成產物 Adda。更進一步擴展研究顯示，鞘氨醇單胞菌USTB-05在細胞和酶水平均能夠對單環五肽的節球藻毒素同樣具有生物降解能力,這在我國尚未見有研究報導。