苯酚降解基因的研究現(xiàn)狀
苯酚的降解基因通常成簇排列,位于大質(zhì)粒上或染色體上。在好氧菌中,
苯酚羥化酶基因是降解苯 酚的關(guān)鍵基因,編碼
苯酚降解途徑的第一個(gè)酶,負(fù)責(zé) 將
苯酚轉(zhuǎn)化為鄰苯二酚;將鄰苯二酚開(kāi)環(huán)裂解為三 羧酸(TCA)產(chǎn)物,是由鄰位和間位酶負(fù)責(zé)的。鄰苯二 酚的進(jìn)一步降解具有不同的途徑和酶系統(tǒng):鄰苯二 酚 2,3-雙加氧酶 (C23O,間位裂解),或鄰苯二酚 1,2-雙加氧酶 (CatA,鄰位裂解)。
這類(lèi)雙加氧酶 (C23O,CatA),分別由 C23O 和 CatA 等雙加氧酶基 因編碼,它們?cè)诓煌慕到饩芯哂懈叨鹊耐葱?。從白色念珠?TL3 中提取出鄰苯二酚 1,2-雙加氧酶,它具有很高 的耐酚性和高效的降酚性能。它是由 puriWed 酶通 過(guò)硫酸銨沉淀,葡聚糖 G-75 凝膠 Wltration 和 HiTrap Q 瓊脂糖凝膠柱層析得到。最佳生存溫度和 pH 值分 別是 25 °C 和 8.0。
對(duì)底物分析顯示 puriWed 酶是鄰 苯二酚 1,2-雙加氧酶的一種,鄰苯二酚 1,2-雙加氧 酶的多肽測(cè)序片段和 MALDI-TOF/TOF 總量測(cè)定為 BLAST 分析提供了氨基酸序列信息,BLAST 分析結(jié) 果顯示鄰苯二酚 1,2-雙加氧酶與從念珠菌中得到 的 CaO19_12036 蛋白質(zhì)具有高度的同源性。
運(yùn)用功能 性基因分析技術(shù)定量評(píng)價(jià)生物反應(yīng)器中的
苯酚羥 化酶多樣性。首先對(duì)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的活性污泥中的細(xì) 菌進(jìn)行
苯酚降解遺傳多樣性的定量分析,用加入苯 酚的合成污水喂養(yǎng)首批順式流化床,得到的活性 污泥中提取 DNA 基因組,用于主要亞基
苯酚羥化 酶(LmPH)基因的保守?cái)U(kuò)增,并產(chǎn)生克隆庫(kù)。經(jīng)過(guò)系 統(tǒng)發(fā)育分析和9 個(gè)月的實(shí)時(shí) PCR 分析,LmPH 基因 拷貝總數(shù)基本上仍然穩(wěn)定,但是在修訂的
苯酚污泥 中,
苯酚降解顯著變化的同時(shí) LmPH 基因多樣性也 50 環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì) 在增加,這表明活性污泥中
苯酚降解效率取決于所 結(jié)合的一些多余物種的活性。
在 2001 年分離出睪丸酮叢毛單胞 降酚菌 R5,進(jìn)一步研究 R5 降解途徑的
苯酚羥化酶基因(Phc),發(fā)現(xiàn)與其他的苯 酚羥化酶基因具有不同的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。3 個(gè)調(diào)節(jié) 蛋白參與了轉(zhuǎn)錄,其中一個(gè)是 NtrC 家族中常見(jiàn)的積 極參與調(diào)節(jié)其他
苯酚羥化酶,另一個(gè)抑制 Phc 的錯(cuò) 亂表達(dá),還有一個(gè)對(duì) Phc 進(jìn)行擴(kuò)增表達(dá)。
這個(gè)細(xì)致的 機(jī)制使得降酚菌 R5 表現(xiàn)出了相對(duì)高的
苯酚充氧活 性,同時(shí)也表明降解酶的表達(dá)模式也將是多樣化的, 并可能影響分解行為。從受
苯酚污染的水體里分 離出
苯酚和甲酚降解假單胞菌,通過(guò)
苯酚羥化酶 (LmPH) 和鄰苯二酚 2,3-雙加氧酶的序列分析,同 時(shí)依據(jù)質(zhì)粒傳染 pheBA 子編碼的鄰苯二酚 1,2-雙 加氧酶和單組分
苯酚羥化酶的結(jié)構(gòu),在表明物種的 菌株和遺傳因子的系統(tǒng)分組菌株之間比較 catA 基 因序列,在由 B 遺傳因子得到的 P. Xuorescens 菌株 中 LmPHs 和 C23Os 相似,而在 P. mendocina 菌株中 遺傳異質(zhì)性卻很明顯,由遺傳因子 C 和 F 得到的 P. Xuorescens 菌株含有 pheBA 遺傳操縱子,由遺傳 因子 B 得到的 P. putida 菌株是通過(guò) ortho 途徑降解
苯酚的,大多數(shù)的這種菌株也檢測(cè)到這種操縱子,遺 傳多樣性的代謝基因結(jié)合的結(jié)果表明幾乎沒(méi)有酚醛 化合物降解的中間路線。
將大腸桿菌 S17-1 的 Tn5 轉(zhuǎn) 座子中獲得的自殺性質(zhì)粒作為載體與具有抗生素耐 藥性的供體菌的質(zhì)粒 pAG408 融合,在菌株 HB101 的含有 mob 基因的質(zhì)粒 pRK600 的幫助下,綠色熒 光蛋白基因 gfp 通過(guò)細(xì)菌交配轉(zhuǎn)化到受體假單胞菌 中,假單胞菌從受
苯酚污染的工業(yè)廢水中分離得到, 可以降解
苯酚,這樣就獲得了既可以降解
苯酚又同 時(shí)具有耐藥性的工程菌,在紫外光照射下發(fā)出明亮 的綠光,這表明將綠色熒光蛋白基因 gfp 融合到假 單胞菌上不會(huì)影響它們的降解性能。
從煉油廠廢水中分離得到醋酸鈣 不動(dòng)桿菌 PHEA-2,在
苯酚及苯甲酸的環(huán)境中富集 馴化培養(yǎng),研究表明醋酸鈣不動(dòng)桿菌 PHEA-2 和 NCIB8250 的
苯酚羥化酶都屬于一個(gè)復(fù)雜的酶。通過(guò) 完整的核苷酸序列,進(jìn)行 DNA 序列分析表明
苯酚羥 化酶的編碼基因 (mph) 及其在醋酸鈣不動(dòng)桿菌 PHEA -2 中的下游編碼基因與醋酸鈣不動(dòng)桿菌 NCIB8250 中的不同。在醋酸鈣不動(dòng)桿菌 PHEA-2 中 可能存在 mph-ben-cat 基因區(qū)。[7]
河南派勝祥化工有限公司
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