[发明专利]一种高效降解四环素类抗生素的基因工程菌及其构建和应用

说明书

本发明公开一种高效降解四环素类抗生素的基因工程菌及其构建和应用，涉及生物工程技术领域。本发明构建的基因工程菌ETD‑1能高效降解四环素类抗生素强力霉素，在2d内对50mg/L强力霉素的降解达95.0±1.0％，在3天后强力霉素基本降解完全。相比于空载菌组和空白组，ETD‑1表达的灭活酶基因tetX 7d对强力霉素的降解率提高了25.6％和22.0％，在降解过程中无抗性基因污染风险，与传统化学降解、物理吸附和微生物修复相比较具有安全高效、适应性强、节能环保等优点，不会对环境造成抗性传播等不良影响，可广泛应用于生物修复和生态恢复工程。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种高效降解四环素类抗生素的基因工程菌及其构建和应用。

背景技术

随着医疗和养殖业的发展，抗生素的使用量越趋增加，使得抗生素在环境中的残留普遍存在。其中四环素类抗生素由于其价格低廉和广谱抗菌等特点，被广泛应用，四环素类抗生素主要包括金霉素(Chlortetracycline)、土霉素(Oxytocin)、强力霉素(Doxycycline)等。由于四环素类抗生素在动物体内的代谢率低，大部分随排泄进入环境中，使得环境中常被检出四环素类抗生素的残留。在环境中残留的抗生素会对环境中的微生物形成胁迫，使得微生物具有抗生素抗性，对人畜卫生健康造成威胁。因此寻求一种高效、安全的方法去除这一类环境污染物显得尤为重要。

强力霉素是由土霉素加工制成的一种长效广谱的第二代四环素类抗生素，在长期的治疗实践中被广泛应用于畜禽养殖业，由此导致的环境残留问题日益严重。由于强力霉素具有长效广谱的抗菌活性，因此利用微生物降解环境中残留的强力霉素具有挑战性。利用传统的物理化学方法去除抗生素污染效率低，安全性差，而微生物降解抗生素可能存在抗性传播的风险。因此，采用生物工程技术构建一种能高效降解四环素类抗生素又能避免抗性传播基因工程菌具有重要意义。四环素类灭活酶基因tetX是编码表达的一种含388个氨基酸、分子量为43.7kDa，在O₂和NADPH条件下能使所有的四环素类抗生素失去抗菌活性。以tetX为目的片段，构建一株高效降解四环素类抗生素的基因工程菌，可表达灭活四环素类抗生素的灭活酶，降低微生物修复抗生素污染过程中的抗性传播风险，可广泛应用于生物修复和生态恢复工程。

发明内容

为了克服现有技术中微生物降解抗生素过程的抗性传播风险，物理化学降解抗生素效率低等的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高效降解四环素类抗生素的基因工程菌。

本发明的另一目的在于提供上述高效降解四环素类抗生素的基因工程菌的构建方法。

本发明的再一目的在于提供上述高效降解四环素类抗生素的基因工程菌的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明提供一种高效降解四环素类抗生素的基因工程菌，名称为大肠埃希氏菌(Escherichia coli)ETD-1，是将四环素类灭活酶tetX基因片段与pET28a载体连接后转入大肠杆菌BL21(DE3)获得的，命名为ETD-1。

所述的大肠埃希氏菌(Escherichia coli)ETD-1的保藏信息：保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏日期：2018年07月05日，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号：CGMCC NO：16060。

优选的，所述的灭活酶tetX基因片段编码的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。

优选的，所述的灭活酶tetX基因片段的序列如SEQ ID NO：1所示。

优选的，本发明提供的一种高效降解四环素类抗生素的基因工程菌的构建方法，包括以下步骤：