[发明专利]一种特异去除砷的载体及其构建方法与应用

说明书

本发明涉及生物法除砷技术领域，具体涉及一种特异去除砷的载体及其构建方法与应用。本发明提供的载体包含砷结合蛋白表达盒，该表达盒包含砷诱导启动子、细菌表面展示载体蛋白基因、荧光蛋白基因和砷结合蛋白基因。该载体转入菌体后，转化菌可受砷的诱导将具有砷结合活性的砷结合蛋白在细菌表面高效表达，无需额外添加诱导剂，能特异结合砷，还可根据荧光信号监测砷结合蛋白的表达。本发明提供的特异去除砷的载体为环境中砷污染物的治理提供了新方法，同时，本发明的载体对于利用金属特异诱导启动子和相应金属特异调控蛋白构建具有去除特异金属功能的工程菌提供了一种新的思路、手段和资源，在去除环境中非金属或金属污染方面具有重要意义。

技术领域

本发明涉及生物法除砷技术领域，具体涉及一种通过转入宿主菌使宿主菌能够特异去除砷的载体及其构建方法与应用。

背景技术

目前环境污染的修复方法主要有物理化学方法和生物方法，前者是利用物理化学手段将环境中的污染物移除或将其转变为稳定无害物质的方法，后者则是利用生物体或生物体内某些组分的特性将环境中的污染物去除的方法。

利用表达金属结合蛋白的细菌对金属离子的吸附能力能够实现金属离子的去除。目前，关于金属结合蛋白基因工程菌的研究或局限于构建非特异性金属结合基因工程菌(对多种金属离子都具有吸附作用)，或在表达金属结合蛋白时往往需要添加诱导剂，或对金属的结合、吸附能力有限。对多种重金属离子的同时吸附不利于对吸附重金属的回收利用；诱导剂的添加不仅增加了经济成本，而且有些诱导剂(如IPTG)本身也具有一定的毒性；金属的结合能力有限导致金属去除或回收效率较低。

砷及其化合物是常见的环境污染物，环境中的砷和砷化物污染物可通过水、大气和食物等途径进入人体，造成危害。对环境污染物具有特异响应的启动子和能够与环境污染物特异结合的蛋白的发现为构建对污染物有特异吸附作用的工程菌提供了可能性。在此基础上，构建无需特异添加诱导剂即可对砷发挥特异性吸附作用的工程菌具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过转入宿主菌使宿主菌能够特异去除砷的载体，本发明的另一目的是提供该载体的构建方法和应用。

为实现上述目的，本发明利用基因重组技术将砷结合蛋白基因和细菌表面展示载体蛋白基因克隆至砷诱导启动子的下游，构建了由砷调控可表面表达砷结合蛋白的表达盒；将含有该表达盒的载体转化宿主菌中，构建得到对砷有特异吸附作用的工程菌。当环境中存在砷时，该工程菌不需要添加额外的诱导剂就可以表达砷结合蛋白并特异吸附去除砷。在本发明进一步在砷结合蛋白表达盒中引入荧光蛋白基因，使得能够根据荧光信号监测砷结合蛋白的表达情况。

具体地，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提供一种载体，该载体包含金属或非金属结合蛋白表达盒，所述表达盒包含金属诱导启动子或非金属诱导启动子、细菌表面展示载体蛋白基因、金属结合蛋白基因或非金属结合蛋白基因。

所述金属为镉、锌、铅、铜、镍，所述非金属为砷。

进一步地，本发明提供一种特异去除砷的载体，其包含砷结合蛋白表达盒，所述表达盒包含砷诱导启动子、细菌表面展示载体蛋白基因和砷结合蛋白基因。

以上所述的砷结合蛋白优选来源于大肠杆菌基因组或大肠杆菌R因子R773质粒、荧光假单胞菌MSP3的基因组、铜绿假单胞菌基因组的砷结合蛋白。

优选地，本申请实施例提供了以上所述的砷诱导启动子，分别为实施例中Pars1(包括操纵基因即调控区序列、启动子序列、调控基因即编码能与砷特异结合的转录阻遏蛋白基因序列，共492bp)，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，和Pars2(包括操纵基因即调控区序列、启动子序列、调控基因即编码能与砷特异结合的转录阻遏蛋白基因序列，共451bp)其核苷酸序列如SEQ NO.2所示。