[发明专利]一种提高微生物表面展示的有机磷水解酶的活性及稳定性的方法

说明书

本发明涉及酶工程、材料科学领域，公开了一种提高微生物表面展示的有机磷水解酶的活性及稳定性的方法，该方法即为将表面展示着有机磷水解酶微生物进行生物矿化以形成微生物‑磷酸钴盐杂化材料，该材料具有比生物矿化前的微生物表面展示的有机磷水解酶更高的活性和稳定性。该方法简单、环保、有效。

技术领域

本发明涉及酶工程、材料科学领域，具体包括一种提高微生物表面展示的有机磷水解酶的活性及稳定性的方法。

背景技术

微生物表面展示技术是指利用基因工程的手段将目的蛋白（外源蛋白或者蛋白结构域）与锚定蛋白融合，利用锚定蛋白与细胞表面特定区域的相互识别，使目的蛋白在微生物宿主体内表达并展示在宿主细胞表面，被展示的目的蛋白仍基本保留原有的空间结构和生物功能。该技术常用于将酶作为靶蛋白展示于细胞表面，有许多优势：外源酶锚定在细胞表面可以直接与反应液中的底物作用，从而消除了胞内酶全细胞催化过程中反应底物需越过细胞膜的过程，大幅提高反应效率；与纯酶的催化反应相比，利用微生物表面展示的酶可以简化酶分离纯化的复杂步骤，并简化酶与反应液的分离操作，大幅节省成本。目前，该技术已经被广泛应用于全细胞催化和生物传感等方面。然而，像传统的酶固定化技术一样，微生物表面展示技术会降低酶的原始活性（参考文献S. Y. Lee, J. H. Choi and Z. Xu,Microbial Cell-Surface Display. Trends in Biotechnology, 2003, 21 (1), 45−52）。

有机磷农药是全球范围内广泛使用的杀虫剂，对农业生产中的病虫害防治起着重要的作用，但是这些农药的大量长期使用对生态环境破坏相当严重。环境中残留的有机磷自然降解周期长，主要依靠生物降解作用，为了检测与治理这类污染，科研人员投入大量的精力研究具有有机磷降解作用的有机磷水解酶。有机磷水解酶（organophosphorushydrolase，EC 3.1.8.1，简称OPH），也称磷酸三酯酶，该酶可以有效水解含有P～O、P～S等化学键的有机磷化合物，如对氧磷、对硫磷、甲基对硫磷等。目前，科研人员已实现了OPH的微生物表面展示。Tang等人在《Cell Surface Display of Organophosphorus Hydrolasefor Sensitive Spectrophotometric Detection of p-Nitrophenol SubstitutedOrganophosphates》（Enzyme and Microbial Technology，2014，55，107−112）一文中利用冰核蛋白作锚定蛋白将OPH展示在大肠杆菌（E. coli）表面。然而，有关改善表面展示的OPH的稳定性和活性的方法尚待开发。