[发明专利]铀酰离子结合十二肽

说明书

一种铀酰离子结合十二肽，属于废水吸附剂及其制备和应用技术领域。本发明通过筛选噬菌体随机十二肽库，得到了两种对水溶液中铀酰离子具有高亲和力的铀酰离子结合十二肽，其氨基酸序列如SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：2所示。同时，本发明还提供了铀酰离子结合十二肽的编码核酸，含有该核酸的载体、细胞，以及铀酰离子结合十二肽的应用。试验证明，铀酰离子结合十二肽对水溶液中的铀酰离子具有高亲和力，能与铀酰离子特异性结合，将结合十二肽展示在酵母细胞表面制备吸附材料，可有效提高酵母细胞对废水中铀酰离子的吸附作用，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于废水吸附剂及其制备和应用技术领域，涉及一种处理含铀废水的铀酰离子结合十二肽和编码该十二肽的核酸，含有该核酸的载体、细胞，以及铀酰离子结合十二肽的应用。

背景技术

随着核工业的发展，天然铀的需求量不断增加，在铀矿冶工业的各主要生产环节以及铀元素的应用中，产生了大量的含铀放射性废水。这些含铀废水如不进行排放前处理，将对地表水、地下水和土壤产生放射性污染，从而对环境及人类健康构成极大危害。如何减少废水中铀的放射性危害，同时有效回收利用昂贵而且有限的铀资源，已成为制约铀工业可持续发展的主要问题之一。

生物吸附技术的出现给重金属污染处理带来了新的转机。其中，微生物吸附成本低、效率高、在处理含铀废水和回收铀资源方面有着广阔的应用前景。微生物细胞对废水中重金属离子的吸附一般可分为胞内吸附、细胞表面吸附和胞外吸附。胞内吸附主要是通过重金属离子与细胞内的金属硫蛋白、金属硫蛋白样蛋白、植物螯合素等金属结合蛋白相结合，在细胞内沉淀固定。研究发现，在多种微生物、动物和植物细胞内普遍存在对金属离子具有亲和能力的蛋白质(肽)，称为金属结合蛋白(肽)，它们可与环境中的金属离子通过化学结合作用形成复合物，进而降低、富集或消除金属离子对生物细胞的毒性。金属结合肽的应用范围较广，其中应用领域之一是环境中重金属污染的生物修复。目前研究的金属结合肽主要为天然存在的结合肽，但是，天然结合肽种类有限，且未发现铀酰离子特异性结合肽。

随机肽库技术的出现为研究并筛选铀酰离子特异性结合肽提供了一条有效的途径。随机肽库是由与细胞外壳蛋白融合表达的多肽所组成，库中包含上亿种多肽分子，分别呈现在不同的细胞表面，众多重组细胞即组成了随机肽库。近年来，随机肽库技术已应用于抗原表位筛选、新受体及天然配体结构域的识别和鉴定、药物筛选和设计等研究领域。利用随机肽库技术筛选铀酰离子结合肽，并研究该结合肽对废水中铀酰离子的吸附作用，具有较好的应用前景。

酵母菌被认为是富集金属离子的良好微生物，对铀离子有较强的吸附作用，具有安全、培养简单、生长迅速等优良特性，同时，酵母细胞易于固定化处理，方便机械化和自动化应用。通过细胞表面展示技术将铀酰离子结合肽展示在酵母细胞表面，使结合肽与环境中的铀酰离子直接作用，可以有效提高吸附速率及吸附量。同时，结合肽螯合铀酰离子并将其堆积在细胞表面，不需要破碎菌体细胞就可以将铀酰离子洗脱下来，既方便金属离子的回收利用，也可使细胞循环用于金属除污，降低生产成本。由于吸附作用主要取决于细胞表面结合肽的螯合作用，而不依赖于细胞的生命活动，因此，即使制备的细胞失去了生命活力，只要保证结合肽的正确折叠结构，就不会降低细胞对铀酰离子的吸附量，这无疑将简化细胞吸附剂的使用条件及操作程序。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理含铀废水的铀酰离子结合十二肽，其对水溶液中的铀酰离子具有高亲和力，同时还提供了铀酰离子结合十二肽的编码核酸，含有该核酸的载体、细胞，以及铀酰离子结合十二肽的应用。本发明通过筛选铀酰离子结合十二肽，并在酵母细胞表面进行展示制备吸附剂，具有潜在的提高细胞吸附量的能力，是一条极具前途的开发新型铀酰离子吸附材料的有效途径。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种处理含铀废水的铀酰离子结合十二肽，其氨基酸序列如SEQ ID NO：1及SEQID NO：2所示。