[发明专利]噻吩类含硫化合物高效脱硫基因工程菌PR4-pRABC及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术在微生物脱硫中的应用领域，具体涉及一种利用含有苯并噻吩脱硫酶基因所构成的操纵子的表达载体转化二苯并噻吩脱硫菌株构建的噻吩类含硫化合物高效脱硫基因工程菌，以及该基因工程菌在燃油生物脱硫中的应用。 

背景技术

随着全球经济的迅猛发展，能源的需求量持续攀升。目前，石油仍占能源总消费量的40%左右。燃油中含硫化合物燃烧后会产生大量的硫氧化物，它们极易与大气中的水蒸汽化合形成酸雨，造成严重污染，破坏生态平衡，危害人体健康。噻吩类含硫化合物，主要包括苯并噻吩、二苯并噻吩及它们的衍生物，是燃油中含量最多的含硫杂环化合物。在市售柴油中这类化合物约占总含硫化合物的50%左右。这些含硫杂环化合物中的C-S共价键十分牢固，很难采用加氢脱硫的方式脱除。而采用生物脱硫工艺则可以在较温和的条件下脱除杂环含硫化合物中的有机硫。尽管生物脱硫工艺具有难以比拟的优势，但迄今为止仍没有大规模商业化应用。这主要是因为决定其商业化应用价值的生物催化剂问题没有得到很好的解决。问题的关键在于现有生物催化剂的底物识别范围和催化活力难以满足生物脱硫工艺商业化应用的需要。 

目前发现的生物脱硫菌株大多都只能高效脱除苯并噻吩或二苯并噻吩中的有机硫。例如，以Gordonia sp. ZD-7，Rhodococcus erythropolis SHT87，Rhodococcus erythropolis DS-3和Rhodococcus erythropolis IGTS8为代表的脱硫菌株可以高效脱除二苯并噻吩中的硫，但不能利用苯并噻吩中的硫；以Gordonia sp. 213E，Gordonia sp. C-6和Rhodococcus sp. JVH1为代表的脱硫菌株可以高效脱除苯并噻吩中的硫，但不能利用二苯并噻吩中的硫。虽然有些脱硫菌株既能利用苯并噻吩又能利用二苯并噻作为硫源生长，但它们利用苯并噻吩或二苯并噻吩的能力也有比较大的差异。解决脱硫菌株底物识别范围的有效措施有二：（1）从自然界筛选能够同时高效脱除苯并噻吩和二苯并噻吩中硫元素的菌株；（2）对原有脱硫菌株进行基因工程改造，使其能够既能识别苯并噻吩又能识别二苯并噻吩。从近半个世纪的研究结果看，前者实现的难度比较大，后者则是比较可行的方法。但至今为止还未见到苯并噻吩脱硫酶编码基因的报道，更没有利用这些基因构成的操纵子转化二苯并噻吩脱硫菌株构建既能识别苯并噻吩又能识别二苯并噻吩工程菌株的实例。 

发明内容

本发明目的旨在提供一种噻吩类含硫化合物高效脱硫基因工程菌PR4-pRABC及其应用。 

本发明提供的用于噻吩类含硫化合物高效脱硫的基因工程菌PR4-pRABC，已于2013年6月9日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（简称CGMCC），地址：中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为CGMCC No.7689，建议分类命名Rhodococcus erythropolis。该基因工程菌既可以专一性切割苯并噻吩中的C-S键，生成邻羟基苯乙烯；又可以专一性切割二苯并噻吩中的C-S键，生成2-羟基联苯。 

本发明所述的噻吩类含硫化合物高效脱硫工程菌PR4-pRABC，是利用穿梭表达质粒pRES1将苯并噻吩脱硫酶基因bdsABC在二苯并噻吩高效脱硫菌株红平红球菌PR4（Rhodococcus erythropolis PR4，NBRC 100887）中表达构建而成。 

所述的穿梭表达质粒pRES1，由来源于大肠杆菌的质粒pUC18和来源于红平红球菌PR4的质粒pREC2酶切后连接而成（图1）。 

所述的苯并噻吩脱硫酶基因bdsABC序列（见序列表SEQ ID No.1）公布于GenBank，收录号YP706973.1，其编码的蛋白能够脱除苯并噻吩中的有机硫，生产邻羟基苯乙烯。 

  

本发明同时提供了一种所述噻吩类含硫化合物高效脱硫工程菌PR4-pRABC在对燃料油中噻吩类含硫化合物脱硫中的应用，该应用包括：将所述的基因工程菌PR4-pRABC进行燃料油的生物脱硫。