食物中黴菌毒素zearalenone生物降解途徑研究

《食物中黴菌毒素zearalenone生物降解途徑研究》是依託華南理工大學，由唐語謙擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：食物中黴菌毒素zearalenone生物降解途徑研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：唐語謙
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

玉米赤霉烯酮毒素（ZEA）是全世界農作物和飼料霉變的主要危害之一，現有的生物降解方法存在效率低、脫毒不徹底等問題。本課題組已分離到一株降解ZEA效率和效果均高出其他報導的細菌Acinetobacter sp.SM04，因此，本項目將針對現有生物降解ZEA過程中的缺陷，以SM04為研究模型，分析和鑑定其降解ZEA的關鍵酶系中各組分，參考各組分的酶作用特性，分析降解產物的結構變化；在此基礎上引入RNA-seq技術，監測ZEA降解過程中各關鍵酶組分基因的轉錄表達情況，結合靜息細胞實驗和同位素示蹤實驗驗證，推斷出SM04降解ZEA的分解途徑。本研究從食品中有害成分-黴菌毒素和野生型降解菌出發，在分子水平上探索酶基因的表達與降解產物生成的關係，發掘一條新的ZEA降解途徑，研究生物降解黴菌毒素的詳細過程及相關酶作用方式，為該過程的機理和調控策略研究奠定基礎，對將來實現霉變食品的綠色脫毒提供方向。

結題摘要

玉米赤霉烯酮毒素（ZEA）是全世界農作物和飼料霉變的主要危害之一，現有的生物降解方法存在效率低、脫毒不徹底等問題。本課題組分離到一株降解ZEA效率和效果均高出其他報導的細菌Acinetobacter sp.SM04，因此，本項目針對現有生物降解ZEA過程中的缺陷，以SM04為研究模型，分析和鑑定其降解ZEA的關鍵酶系中各組分，從中分離出新的過氧化物酶Prx和氧化酶Oxa，獲得對應的序列並進行了酶作用特性研究，以RNA-seq技術監測ZEA降解過程中各關鍵酶組分基因的轉錄表達情況；分析鑑定了降解產物的結構，驗證了產物的雌激素毒性；結合靜息細胞實驗等初步構建SM04降解ZEA的分解途徑並驗證。 重組過氧化物酶A4-Prx表達量達到130.39 mg/L，在12h內可降解約80%的ZEA，對食品中ZEA的降解率可達70%以上。在H2O2濃度＜50 mM時， A4-Prx酶活力隨著H2O2濃度的升高明顯升高，在H2O2濃度≥50mM時，H2O2對A4-Prx酶活力有明顯的抑制作用。10mM 以上的EDTA可抑制過氧化物酶A4-Prx活力的80%，疊氮鈉對A4-Prx的抑制能力較弱。 發現SM04降解ZEA的關鍵酶系中另一個新酶——Oxa氧化酶，與不動桿菌Acinetobacter的資料庫可匹配的序列為一個功能不明確的外膜蛋白，重組的Oxa蛋白12h內可降解50% ZEA。 從SM04上清液分離所得的4條蛋白的基因在降解ZEA的過程中，隨著反應的進行，在轉錄水平上發生了明顯的變化。 從過氧化物酶A4-Prx降解ZEA的產物中分離出產物C和E，另有少量的ZOL生成。C和E的雌激素毒性均較低，與陽性對照ZEA相比幾乎檢測不到陽性癌細胞的增殖或極少量增殖。 發現在過氧化物酶A4-Prx與ZEN反應過程中，發生了至少兩步反應，第一步是ZEN酯鍵斷裂，形成新的羧基COOH；第二步是ZEN的酚基團-O-H發生過氧化氫還原反應。 本研究從食品中有害成分-黴菌毒素和野生型降解菌出發，在分子水平上探索酶基因的表達與降解產物生成的關係，發掘一條新的ZEA 降解途徑，研究生物降解黴菌毒素的詳細過程及相關酶作用方式，為該過程的機理和調控策略研究奠定基礎，對將來實現霉變食品的綠色脫毒提供方向。