[发明专利]一种在大肠杆菌中表达并降解4-氟苯酚的基因组及其应用有效
申请号: | 202011238798.5 | 申请日: | 2020-11-09 |
公开(公告)号: | CN112322640B | 公开(公告)日: | 2022-11-22 |
发明(设计)人: | 王丽娟;姚泉洪;彭日荷;田永生;高建杰;付晓燕;许晶;李振军;韩红娟;王波;张福建;张文慧;邓永东;王宇 | 申请(专利权)人: | 上海市农业科学院 |
主分类号: | C12N15/53 | 分类号: | C12N15/53;C12N1/21;C12N15/70;C12R1/19 |
代理公司: | 上海开祺知识产权代理有限公司 31114 | 代理人: | 张晓敏;费开逵 |
地址: | 201106 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 大肠杆菌 表达 降解 苯酚 基因组 及其 应用 | ||
一种在大肠杆菌中表达并降解4‑氟苯酚的基因组及其应用,利用合成生物学技术将节杆菌的4‑氟苯酚降解系统中各个催化元件进行设计、改造,获得源于节杆菌的、按大肠杆菌表达模式优化后的fpdA2S基因、fpdBS基因、fpdCS基因和fpdDS基因,将该四段基因分别与T7启动子和终止子连接,分别构建基因表达盒,并连接入大肠杆菌表达载体,获得降解4‑氟苯酚的多基因大肠杆菌转化载体。本发明将源于节杆菌的完整异源分解代谢途径引入到大肠杆菌中,从而赋予大肠杆菌原本不具备的降解和耐受4‑氟苯酚的功能,提高细菌对4‑氟苯酚的降解效率,丰富工业应用降解菌资源。
技术领域
本发明属于基因工程领域,具体涉及在一种大肠杆菌中表达并降解4-氟苯酚的基因组及其应用。
背景技术
近几十年来,氟芳香化合物越来越多地用于农药和药品的商业生产。这些化合物经常作为污染物出现在水和土壤中,对生态环境构成了极大的危害,已成为一个重大的环境问题(Key et al.,Environ.Sci.Technol,1997,31:2445–2454)。苯环上引入具有强吸电子特性的氟原子使氧化电位发生相当大的变化,从而阻断酶在特定位置的氧化,因此氟芳香化合物不容易被微生物降解。
迄今为止,只有少数微生物被报道能够降解氟芳香化合物,其中涉及到降解单氟苯酚的菌株有食苯假诺卡氏菌Pseudonocardia benzenivorans(Kim et al.,AppliedMicrobiology and Biotechnology,2010,87(4):1569-1577),节杆菌Arthrobactersp.strain IF1(Ferreira et al.,Applied and Environmental Microbiology,2009,75(24):7767-7773),伯克霍尔德氏菌Burkholderia fugorum FLU100(Strunk et al.,Applied Microbiology and Biotechnology,2013,97(12):5605-5614)等。
Ferreira等人(Applied and Environmental Microbiology,2009,75(24):7767-7773)对节杆菌Arthrobacter sp.strain IF1中的4-氟苯酚代谢途径进行了研究,其通过单加氧酶进行脱卤反应,生成的对苯二酚直接环裂变进一步有氧代谢,或通过羟基化作用生成偏苯三酚,然后在偏苯三酚双加氧酶的作用下进行开环裂解转化为β-酮己二酸,最终进入三羧酸循环而被微生物所利用。
生物降解被认为是一种从环境中去除难降解有机污染物的经济和环保的方法。目前,虽然科学家们分离得到了一些4-氟苯酚降解菌并对其生物降解机制有了一定的了解,但这些降解菌对4-氟苯酚的降解效率较低,例如节杆菌Arthrobacter sp.strain IF1需要120小时完成对1mM 4-氟苯酚的转化(Ferreira et al.,Applied and EnvironmentalMicrobiology,2009,75(24):7767-7773),食苯假诺卡氏菌Pseudonocardiabenzenivorans降解浓度为2.5mM的4-氟苯酚需要24小时,难以满足污染物工程化治理的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在大肠杆菌中表达并降解4-氟苯酚的基因组及其应用,利用合成生物学技术将节杆菌的4-氟苯酚降解系统中各个催化元件进行设计、改造,将完整的异源分解代谢途径引入到大肠杆菌中,从而赋予其原来所不具备的降解和耐受4-氟苯酚的功能,提高细菌对4-氟苯酚的降解效率,丰富工业应用降解菌资源。
为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种在大肠杆菌中表达并降解4-氟苯酚的基因组,包括源于节杆菌的、按大肠杆菌表达模式优化后的fpdA2S基因、fpdBS基因、fpdCS基因和fpdDS基因。
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