本发明属于功能基因,具体涉及一种南极磷虾脱卤酶及其在卤代烷烃化合物降解中的应用。
背景技术:
1、由于在工业与农业生产过程中不可避免地会产生大量的卤代烷烃副产物,这些副产物不仅会造成资源的浪费,而且某些副产物具有一定的毒性与污染性,对人体以及环境造成危害。而卤代烷脱卤酶因其独特的催化机制、广泛的底物特异性而备受关注,不但具有重要的理论价值,而且已经部分应用于回收化工过程的副产品、有毒环境污染物的生物修复、化学战剂的去污、环境污染物生物传感、蛋白质分析的蛋白质标签与细胞成像等领域中。尤其在化学战剂的应用领域,芥子气(双-2-氯乙基硫醚)是一种常规的化学战剂也是一种糜烂性毒剂,能够使生物体内的遗传物质烷基化,进而引起皮肤和组织的起泡、糜烂与坏死。
2、对于卤代烷烃副产物的净化方法传统使用的是化学的洗消方法,但这些化学试剂大多具有毒性、腐蚀性,并不适合对人员、服装、精密仪器等进行使用。而脱卤酶则可以在温和条件下有效的降解双-2-氯乙基硫醚,生成氯离子与无毒的硫二甘醇,有望代替传统的化学洗消方法,表现出巨大的应用潜力。自1985年发现第一个卤代烷烃脱卤酶(hlds)以来,在海洋菌、病原菌、古生菌以及植物共生体和植物寄生虫的细菌菌株中均有被发现。第一个被报道的卤代烷脱卤酶是1985年xanthobacter autotrophicus gj10中发现的dhla,它能够水解1,2-二氯乙烷,1993年与1997年又相继发现了可以水解1,3,4,6-四氯-1,4-环己烷与1-氯丁烷的linb与dhaa,他们分别发现于sphingomonas paucimobilis ut26菌株与rhodococcus rhodochrous菌株,这三种卤代烷脱卤酶的晶体结构与底物特异性已被广泛研究。根据系统发育分析,可以将hlds分为hld-i、hld-ii和hld-iii三个亚科,三个亚科的有着不同组成的催化五联体,分别为asp-his-asp+trp-trp、asp-his-glu+asn-trp、asp-his-asp+asn-trp,目前经生化鉴定的hlds大多属于hld-ii。根据底物特异性分为4个组,分别为ssg-i、ssg-ii、ssg-iii与ssg-iv,ssg-i类可以转化许多难降解的氯化底物;偏爱溴化和碘化化合物的hlds被归类为ssg-iv。
3、海洋动物尤其来自于南极磷虾的脱卤酶却未有报道南极磷虾是南极生态系统的关键物种,种群密度可以达到每立方米10,000-30,000只,若以生物质能来说,它们可能是地球上生物量最多的动物物种(大约共有5亿吨)。南极磷虾自身为低于南极上空高紫外等极端条件,产生了与其它海域海洋生物不同的基因与生物酶系,本发明自南极磷虾体内发现了一种对双-2-氯乙基硫醚具有较好降解作用的脱卤酶,并在酵母细胞中实现了高效表达制备。
技术实现思路
1、本发明提供一种南极磷虾脱卤酶及其在卤代烷烃化合物降解中的应用,所提供的南极磷虾脱卤酶能够催化氯代、溴代、碘代烷烃、环烷烃、酯、醚、环氧化物等卤代烷烃化合物的降解。
2、本发明首先提供一种南极磷虾脱卤酶,其包含有:
3、1)氨基酸序列为seq id no:2的蛋白酶;
4、2)从南极磷虾中扩增获得的,1)中的蛋白酶的同位酶;
5、所述的同位酶,其一种是序列为seq id no:2的氨基酸上取代、缺失、添加一个或数个氨基酸,由1)所衍生的蛋白酶;
6、本发明再一个方面还提供编码上述南极磷虾脱卤酶的基因,其一种序列为seq idno:1。
7、本发明进一步保护一种重组表达载体,包含有上述的基因片段。
8、本发明还保护一种重组工程菌株,其中包含上述的重组表达载体。
9、作为本发明一个实施例的具体记载,所述重组菌为毕赤酵母细胞。
10、本发明还保护所述的南极磷虾脱卤酶的一种用途,是在降解净化卤代烷烃化合物中的应用。
11、本发明还提供一种降解净化卤代烷烃化合物的方法,是使用所筛选的南极磷虾脱卤酶来降解;
12、所述的卤代烷烃化合物,作为本发明一个实施例的具体记载,为双-2-氯乙基硫醚。
13、本发明再一个方面还提供所述的南极磷虾脱卤酶的保护剂,其组成配比如下:硼砂0.02克/ml,氯化钙0.03克/ml,甘油5%(v/v)。
14、本发明所提供的南极磷虾脱卤酶可以在温和条件下高效降解双-2-氯乙基硫醚,生成氯离子与无毒的硫二甘醇,能够代替传统的化学洗消方法,表现出巨大的应用潜力。而且,所提供的南极磷虾脱卤酶的稳定性保护剂能够将脱卤酶的活力始终维持在88%以上。
1.一种南极磷虾脱卤酶,其特征在于,所述的南极磷虾脱卤酶包含有:
2.如权利要求1所述的南极磷虾脱卤酶,其特征在于,所述的同位酶,其是在序列为seqid no:2的氨基酸上取代、缺失、添加一个或数个氨基酸,由1)所衍生的蛋白酶。
3.一种基因,其特征在于,所述的基因编码权利要求1或2所述的南极磷虾脱卤酶。
4.如权利要求3所述的基因,其特征在于,所述的基因的核苷酸序列为seq id no:1。
5.一种重组表达载体,其特征在于,所述的重组表达载体中包含有权利要求3所述的基因的核酸片段。
6.一种重组工程菌株,其特征在于,所述的重组工程菌株中包含有权利要求5所述的重组表达载体。
7.如权利要求6所述的重组工程菌株,其特征在于,所述的重组工程菌株为毕赤酵母细胞。
8.权利要求1或2所述的南极磷虾脱卤酶在降解净化卤代烷烃化合物中的应用。
9.一种降解净化卤代烷烃化合物的方法,其特征在于,所述的方法是使用权利要求1或2所述的南极磷虾脱卤酶来降解卤代烷烃化合物。
10.权利要求1或2所述的南极磷虾脱卤酶的保护剂,其特征在于,所述的保护剂道德组成配比如下:硼砂0.02克/ml,氯化钙0.03克/ml,甘油5%。
