宏基因组来源的酯酶酶学性质及对邻苯二甲酸酯的降解

刘艳艳; 刘孝龙; 赵萌; 范新炯

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2020.03.29.2020E006

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

宏基因组来源的酯酶酶学性质及对邻苯二甲酸酯的降解

研究论文 | 更新时间：2023-11-01

- 宏基因组来源的酯酶酶学性质及对邻苯二甲酸酯的降解
- The enzymatic properties of esterase from metagenomic sources and the degradation of phthalates
- 中山大学学报(自然科学版) 2020年59卷第6期页码：41-50
- 作者机构：
  
  1.安徽医科大学基础医学院，安徽合肥 230032
  2.中国科学技术大学化学与材料科学学院，安徽合肥 230026
  3.中山大学生命科学学院，广东广州 510275
- 作者简介：
  
  刘艳艳（1995年生），女；研究方向：酶工程与生物转化；E-mail:liuyanyan995@163.com
  范新炯（1985年生），女；研究方向：酶工程与生物转化；E-mail: fanxinjiong@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(31400680);校企合作项目(0108034202);安徽省高校自然科学研究重点项目(KJ2019A0273);省级大学生创新创业项目(20810366039)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.2020.03.29.2020E006
  中图分类号： Q815
- 纸质出版日期：2020-11-25，
  
  收稿日期：2020-03-29，
扫描看全文
刘艳艳,刘孝龙,赵萌等.宏基因组来源的酯酶酶学性质及对邻苯二甲酸酯的降解[J].中山大学学报(自然科学版),2020,59(06):41-50.

LIU Yanyan,LIU Xiaolong,ZHAO Meng,et al.The enzymatic properties of esterase from metagenomic sources and the degradation of phthalates[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2020,59(06):41-50.
刘艳艳,刘孝龙,赵萌等.宏基因组来源的酯酶酶学性质及对邻苯二甲酸酯的降解[J].中山大学学报(自然科学版),2020,59(06):41-50. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2020.03.29.2020E006.

LIU Yanyan,LIU Xiaolong,ZHAO Meng,et al.The enzymatic properties of esterase from metagenomic sources and the degradation of phthalates[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2020,59(06):41-50. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2020.03.29.2020E006.

摘要

邻苯二甲酸酯（PAEs）是一类全球性的重要环境污染物。找到广谱高效降解PAEs且具有良好环境适应性的降解酶尤为重要。利用宏基因组学技术，从土壤中克隆出一种新型酯酶基因

est924

，与已报道的来源于

Synechococcus

sp. CC9311的alpha/beta-水解酶同源性最高，为62.42% 。特异性扩增酯酶基因

est924

，与质粒载体pET-41a（+）连接，然后将重组质粒转化入大肠杆菌BL21（DE3）中进行异源表达，获得重组酯酶Est924，并研究其酶学性质和对PAEs的降解作用。研究表明该酶是一个具有良好稳定性和环境适应性的耐碱酯酶，并对邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二丙酯（DPrP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二戊酯（DPP）以及邻苯二甲酸二己酯（DnHP）等多种PAEs均具有较好的降解活性。因此，酯酶Est924对PAEs污染环境具有巨大的修复潜能。

Abstract

Phthalate esters （PAEs） are a kind of important global environmental pollutants. It is particularly important to find a broad spectrum of enzymes that degrade PAEs efficiently and have good environmental adaptability. A novel esterase gene

est

924 was cloned from microorganisms in soil by metagenomic technique， with the highest homology of 62.42% to the reported alpha/beta-hydrolase derived from

Synechococcus

sp.cc9311. The gene encoding

est924

was obtained by PCR amplification， the recombinant plasmid was obtained by ligating the plasmid pET-41a（+） with

est924

. Then， the recombinant plasmid was transformed into

E. coli

BL21 （DE3） for heterologous expression， and the recombinant esterase Est924 was obtained. The enzymatic properties of Est924 and its efficiency to degrade PAEs were studied. The results showed that Est924 obtained in this study was a new alkali-resistant esterase and had good degradation activities to dimethyl phthalate （DMP）， diethyl phthalate （DEP）， dipropyl phthalate （DPrP）， dibutyl phthalate （DBP）， diamyl phthalate （DPP） and dihexyl phthalate （DnHP）. Therefore， Est924 has a great potential for PAEs bioremediation.

关键词

酯酶邻苯二甲酸酯宏基因组学

Keywords

esterasephthalatemetagenomics

references

HORN O， NALLI S， COOPER D， et al. Plasticizer metabolites in the environment［J］. Water Research， 2004， 38（17）： 3693-3698.

陈永山，骆永明，章海波，等. 设施菜地土壤酞酸酯污染的初步研究［J］. 土壤学报， 2011， 48（3）： 516-523.

CHEN Y S， LUO Y M， ZHANG H B， et al. Preliminary study on pollution of greenhouse soils［J］. Acta Pedologica Sinica， 2011，48（3）：516－523.

WANG J， LUO Y M， TENG Y， et al. Soil contamination by phthalate esters in Chinese intensive vegetable production systems with different modes of use of plastic film［J］. Environmental Pollution， 2013， 180： 265-273.

曹龙，张朝升，陈秋丽，等. 邻苯二甲酸酯的环境污染和生态行为及毒理效应研究进展［J］. 生态毒理学报， 2018， 13（2）： 34-46.

CAO L， ZHANG C S， CHEN Q L， et al. Advances in research on environmental pollution， ecological behavior and toxicological effects of phthalates［J］. Asian Journal of Ecotoxicology， 2018， 13（2）： 34-46.

HE L， GIELEN G， BOLAN N S， et al. Contamination and remediation of phthalic acid esters in agricultural soils in China： a review［J］. Agronomy for Sustainable Development， 2015， 35（2）： 519-534.

LI J L， ZHANG J F， YADAW M P， et al. Biodegradability and biodegradation pathway of di-（2-ethylhexyl） phthalate by Burkholderia pyrrocinia B1213［J］. Chemosphere， 2019， 225： 443-450.

WANG F， XIA X H， SHA Y J. Distribution of phthalic acid esters in Wuhan section of the Yangtze River， China［J］. Journal of Hazardous Materials， 2008， 154（1/2/3）： 317-324.

SU P H， CHEN J Y， LIN C Y， et al. Sex steroid hormone levels and reproductive development of eight year old children following in utero and environmental exposure to phthalates［J］. PLoS One， 2014， 9（9）： e102788.

CHOPRA V， HARLEY K， LAHIFF M， et al. Association between phthalates and attention deficit disorder and learning disability in U.S. children， 6-15 years［J］. Environmental Research， 2014 （128）： 64-69.

高海涛. 邻苯二甲酸酯经口暴露致大鼠雄性生殖毒性的研究［D］. 南京：东南大学， 2017.

GAO H T. Effects of PAEs on male reproductive toxicity in rats after oral exposure［D］. Nanjing：Southeast University， 2017.

周万灏，贾孟春. 环境内分泌干扰物对男性生殖的影响［J］. 国外医学（计划生育/生殖健康分册）， 2006（3）： 174-177.

ZHOU W H， JIA M C. Effects of environmental endocrine disruptors on male reproduction［J］. Foreign Medical Sciences （Family Planning/Reproductive Health Fascicle）， 2006 （3）： 174-177.

HUANG P C， TSAI C H， LIANG W Y， et al. Early phthalates exposure in pregnant women is associated with alteration of thyroid hormones［J］. PLoS One， 2016， 11（7）： e159398.

YAO H Y， HAN Y， GAO H， et al. Maternal phthalate exposure during the first trimester and serum thyroid hormones in pregnant women and their newborns［J］. Chemosphere， 2016， 157： 42-48.

CANTONWINE D E， MEEKERJ D， FERGUSON K K， et al. Urinary concentrations of bisphenol a and phthalate metabolites measured during pregnancy and risk of preeclampsia［J］. Environmental Health Perspectives， 2016， 124（10）： 1651-1655.

ROBLEDO C A， PECK J D， STONER J， et al. Urinary phthalate metabolite concentrations and blood glucose levels during pregnancy［J］. International Journal of Hygiene and Environmental Health， 2015， 218（3）： 324-330.

FAN S H， WANG J H， YAN Y C， et al. Excellent degradation performance of a versatile phthalic acid esters degrading bacterium and catalytic mechanism of monoalkyl phthalate hydrolase［J］. International Journal of Molecular Sciences， 2018， 19（9）：1-16.

LUO H Z， WU R Y， CHOW R K K， et al. Purification and characterization of an intracellular esterase from a Fusarium species capable of degrading dimethyl terephthalate［J］. Process Biochemistry， 2012， 47（5）： 687-693.

彭政，丁俊美，杨云娟，等. 来源于芽孢杆菌HJ14耐热酯酶的克隆表达、酶学性质及降解邻苯二甲酸二乙酯研究［J］. 微生物学报，2016， 56（12）： 1932-1943.

PENG Z， DING J M， YANG Y J， et al. Cloning， heterologous expression and characterization of a thermostable esterase from Bacillus sp．HJ14 for diethyl-phthalate degradation［J］. Acta Microbiologica Sinica， 2016， 56（12）： 1932-1943.

ZHANG X Y， FAN X， QIU Y J， et al. Newly identified thermostable esterase from Sulfobacillus acidophilus： properties and performance in phthalate ester degradation［J］. Applied and Environmental Microbiology， 2014， 80（22）： 6870-6878.

JIAO Y Y， CHEN X， WANG X， et al. Identification and characterization of a cold-active phthalate esters hydrolase by screening a metagenomic library derived from biofilms of a wastewater treatment plant［J］. PloS One， 2013， 8（10）： e75977.

XU C， ZHANG X L， YU Y， et al. Biodegradation of an endocrine-disrupting chemical di-n-butyl phthalate by newly isolated Camelimonas sp．and enzymatic properties of its hydrolase［J］. Biodegradation， 2015， 26（2）： 171-182.

杜晓韵，张兴群，张晓彦. Picrophilus torridus嗜热酯酶的克隆表达及性质研究［J］. 食品与药品， 2019， 21（3）： 169-173.

DU X Y， ZHANG X Q， ZHANG X Y. Cloning， expression and characterization of thermophilic esterase from Picrophilus torridus［J］. Food and Drug， 2019， 21（3）： 169-173.

FANG Y， ZHANG S L， WANG J， et al. Biodegradation of phthalate esters by a newly isolated Acinetobacter sp． strain LMB-5 and characteristics of its esterase［J］. Pedosphere， 2017， 27（3）： 606-615.

WU S L， NAN F， JIANG J W， et al. Molecular cloning， expression and characterization of a novel feruloyl esterase from a soil metagenomic library with phthalate-degrading activity［J］. Biotechnology Letters， 2019，41 （8/9）： 995-1006.

HUANG L， MENG D， TIAN Q P， et al. Characterization of a novel carboxyl-esterase from Bacillus velezensis SYBC H47 and its application in degradation of phthalate esters［J］. Journal of Bioscience and Bioengineering， 2019， 129（5）： 588-594.

WU J， LIAO X B， YU F B， et al. Cloning of a dibutyl phthalate hydrolase gene from Acinetobacter sp．strain M673 and functional analysis of its expression product in Escherichia coli［J］. Applied Microbiology and Biotechnology， 2013， 97（6）： 2483-2491.

FAN X J， LIU X L， HUANG R， et al. Identification and characterization of a novel thermostable pyrethroid-hydrolyzing enzyme isolated through metagenomic approach［J］. Microbial Cell Factories， 2012， 11：33.

LAEMMLI U K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4［J］. Nature， 1970， 227（5259）.

HUANG H， ZHANG X， CHEN T， et al. Biodegradation of structurally diverse phthalate esters by a newly identified esterase with catalytic activity toward Di（2-ethylhexyl） phthalate［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2019， 67（31）： 8548-8558.

VAMSEE K C， PHALE P S. Bacterial degradation of phthalate isomers and their esters［J］. Indian Journal of Microbiology， 2008， 48（1）： 19-34.

WANG J L， YE Y C， WU W Z. Comparison of di-n-methyl phthalate biodegradation by free and immobilized microbial cells［J］. Biomedical and Environmental Sciences： BES， 2003， 16（2）： 126-132.

KIM Y H， KWON E J， KIM S K， et al. Molecular cloning and characterization of a novel family VIII alkaline esterase from a compost metagenomic library［J］. Biochem Bioph Res Co， 2010， 393 （1）：45-49.

HONG D K， JANG S， LEE C. Gene cloning and characterization of a psychrophilic phthalate esterase with organic solvent tolerance from an Arctic bacterium Sphingomonas glacialis PAMC 26605［J］. Journal of Molecular Catalysis B：Enzymatic， 2016， 133： 337-345.

KURANE R， SUZUKI T， FUKUOKA S. Purification and some properties of a phthalate ester hydrolyzing enzyme from Nocardia erythropolis［J］. Applied Microbiology and Biotechnology， 1984， 20（6）： 378-383.

DING J M， WANG C F， XIE Z R， et al. Properties of a newly identified esterase from Bacillus sp. K91 and its novel function in diisobutyl phthalate degradation［J］. PLoS One， 2015， 10（3）： e119216.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据