邻单胞菌M6中甲基对硫磷水解酶（MPH）的纯化及性质的研究

通过热变性、硫酸铵沉淀、DEAE-Sephadex-A50阴离子交换层析和CM Sepharose Fast Flow阳离子交换层析等一系列步骤从有机磷农药降解菌Plesiomonas sp.M6中获得了甲基对硫磷水解酶（Methyl parathion hydrolase，MPH，EC3．1．8．3）的电泳纯。酶谱显示和SDS-PAGE电泳表明纯化的酶只有一条条带，其分子量约为33kD。该酶热稳定性比较高，55℃、15min处理后酶活保持稳定，最适反应pH为9．0，景适反应温度在10℃左右。动力学分析表明其对甲基对硫磷的米氏常数（Km）为2．14mmol／L，最大反应速度（Vmax）为14．08μmol／L．min，转换数（kcat）为2863s^-1。

gfp融合的甲基对硫磷水解酶基因mph在E. coli中的表达

依照大肠杆菌密码子的偏爱性将来源于Pseudomonas sp. M6的有机磷水解酶基因mph设计合成了新的有机磷水解酶基因,然后将其与GFP融合进行表达,构建一株具有全细胞催化活性的大肠杆菌工程菌.设计优化后所合成的mph-r基因全长927 bp,然后将基因克隆到p ET23a-gfp大肠杆菌表达型质粒上,成功构建了重组表达质粒p ET23a-gfpmph-r,转化大肠杆菌感受态Rosetta blue.经过诱导剂IPTG的低温诱导24 h后,收集细胞,通过SDS-PAGE和Western Blot检测融合蛋白的表达.实验结果显示,融合蛋白的表达量大大提高,且通过酶活分析测定,全细胞酶活达到了11. 2 U/m L.

甲基对硫磷水解酶基因的克隆与融合表达

利用鸟枪法从甲基对硫磷降解菌DLL 1Peudomonasputida)中克隆了甲基对硫磷水解酶基因 (mpd)片段2 5kb ,并进行了测序。通过软件分析开放阅读框和启动子序列 ,表明该序列中最可能为甲基对硫磷水解酶结构基因的阅读框为 76 9～ 1 794区域。软件分析还表明该水解酶前端 4 5个氨基酸为典型的信号肽结构。通过PCR扩增了mpd结构基因 ,亚克隆到表达载体pET 32a中 ,构建了完整的融合表达载体pET MP。转化大肠杆菌BL2 1 (DE3) ,在IPTG的诱导下 2～ 4h甲基对硫磷水解酶表达可以达到最高水平 ;同时还研究了乳糖的诱导效果 ,2 %乳糖诱导 2h就可以起到很好的效果。通过PCR反应验证了mpd基因定位于DLL

甲基对硫磷水解酶的重组表达及其纯化和性质研究

用PCR方法获得甲基对硫磷水解酶编码基因 ,构建了重组表达质粒pET2 9a_mpd ,将其转化至EscherichiacoliBL2 1 (DE3)中 ,经IPTG诱导表达 ,得到C 末端含有 6个寡聚组氨酸的甲基对硫磷水解酶 ,用Ni NTA亲和层析纯化得到具有活性的甲基对硫磷水解酶。测定了环境因素对酶活性的影响及酶动力学参数。甲基对硫磷水解酶水解甲基对硫磷时 ,最适pH8 6～ 8 8,最佳反应温度 1 5℃ ;Mn2 + 、Zn2 + 、Cu2 + 可使酶活性增加 1 5 %～ 2 0 % ,Ca2 + 、Mg2 + 微弱地促进酶的作用 ,Ni2 + 对酶活性几乎无影响 ;1mmol LEDTA·Na2 + 几乎不影响酶的活性 ,而 1 0mmol LEDTA·Na2 + 对甲基对硫磷水解酶有较强的抑制作用。甲基对硫磷水解酶水解乙基对硫磷时 ,最适pH8 6。 2 5℃时 ,该酶对甲基对硫磷的米氏常数Km 为 (6 8 6± 5 1 ) μmol L ,kcat为 (4 5± 6 )S- 1 ;对乙基对硫磷的米氏常数Km 为 (5 9 5± 6 0 )μmol L ,kcat为 (8± 1 )S- 1 。kcat Km

甲基对硫磷水解酶酶促反应体系建立及特性研究

从甲基对硫磷降解菌DLL E4 (Pseudomonasputida)中提取水解酶 ,对其酶促反应进行研究 ,建立了反应体系 :4 74 μLNa2 HPO4 柠檬酸缓冲液 ,12 5 μL甲基对硫磷 ,1 5 μg粗蛋白 ,35℃水浴 5min。水解酶保持稳定的 pH值范围为 5 0～ 10 0 ,最适 pH为 7 0。该酶热不稳定 ,4 5℃ 30min处理 ,酶活下降 5 0 % ;10 0℃ 10min处理可完全灭活。测定了 11种金属离子、TWEEN 80、TritonX 10 0及EDTA对水解酶的作用 ,发现 2 0mmol·L-1CoCl2 对酶活有明显的抑制作用 ,而 2 0～ 0 0 2mmol·L-1的LiCl对酶活有促进作用 ,2mmol·L-1的TWEEN 80和TritonX 10 0可降低 80 %的酶活。

甲基对硫磷水解酶参与催化相关结构的研究

甲基对硫磷水解酶(MPH)是一种新的有机磷水解酶。将完整的甲基对硫磷水解酶基因(mpd)构建入pUC19载体,使得mpd基因以自身的启动子在EscherichiacoliDH5α中表达并得到了纯化。金属螯合实验发现MPH的活性不受金属螯合剂1,10菲啉的影响;但用电感耦合等离子发射光谱测定其金属含量显示MPH是金属酶,1mol酶中结合了2mol的Zn2+。为确定参与MPH催化活性的必需氨基酸,用化学修饰剂碳化二亚胺、二乙基焦磷酸酯、磷酸吡哆醛和丁二酮处理MPH,然后检测其残余酶活力,结果表明天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸和精氨酸残基与酶的催化活性无关;而二乙基焦磷酸酯对组氨酸侧链的化学修饰引起酶活性的大幅度的下降,其对酶活性的抑制率达到9.6h-1,说明组氨酸是酶活力所必需的基团。这些结果为进一步研究酶的结构及对酶进行分子改造提供了必要的基础数据。

甲基对硫磷水解酶OPHC2的序列分析及结构预测

将氨基酸的多序列局部比对、基于结构的序列比对和氨基酸替换忍耐性分析等方法联合起来对甲基对硫磷水解酶OPHC2进行了序列分析,确定出4组保守性功能序列。根据其高级结构发现这类酶具有典型的α/β(TIM)折叠桶结构,由8个折叠结构构成活性中心区域,并且这4组保守序列都位于这8个折叠结构上。通过对这4组保守序列的进一步分析发现当一个序列中同时含有它们时,这个序列为甲基对硫磷水解酶的可能性大于60%。

甲基对硫磷水解酶的随机突变和分子对接模拟

甲基对硫磷水解酶(MPH)能高效降解甲基对硫磷,并能够降解杀螟松、乙基对硫磷和毒死蜱,但降解效率依次降低。为提高MPH对毒死蜱的降解活性,采用易错PCR的方法对MPH进行随机突变,筛选到2株突变体A291V和K173R,并对其进行原核表达,结果表明K173R对毒死蜱的降解活性比MPH提高了41.55%。通过同源建模及与毒死蜱的分子对接对酶的结构和功能进行初步分析,结果发现氨基酸残基R72在酶与毒死蜱的结合中起着重要作用。结合口袋和关键氨基酸的变化可最终导致K173R酶活性的提高。

Pseudomonas sp.1-7中甲基对硫磷水解酶基因的克隆及酶学性质研究

为了研究和分离有机磷降解酶及其编码基因,从农药厂污水处理池的活性污泥中分离出一株可以高效降解甲基对硫磷的细菌1-7,经16S rDNA鉴定为假单胞菌Pseudomonas sp.。通过构建基因组文库的方法克隆了1-7的甲基对硫磷水解酶基因ophc3,该基因全长为975 bp,编码324个氨基酸,其中前24个氨基酸残基可能为信号肽序列。将其在大肠杆菌中表达,并对重组甲基对硫磷水解酶(OPHC3)进行纯化和酶学性质的研究结果表明,其酶促反应最适pH值为8.0,在pH 6.0～10.0的范围内放置30 min酶的相对活性均在70%以上;最适反应温度为45℃,但该酶不耐高温,60℃下保温10 min,相对活性降至46.77%。

来源于苍白杆菌的甲基对硫磷水解酶基因的克隆

有机磷化合物作为一类高效广谱的杀虫剂被广泛使用,在使用的同时也造成了大面积的环境污染。本研究从被农药高度污染的土壤中筛选到了一株对甲基对硫磷农药有高效降解能力的细菌,通过16S rDNA鉴定为苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)。克隆该菌的有机磷降解酶编码基因mphxw,构建原核表达载体,其表达产物具有正常生物学活性,同时纯化了重组酶。

带锚链的甲基对硫磷水解酶的基因构建及表达纯化

用PCR方法获得甲基对硫磷水解酶（MPH）编码基因,构建了重组表达质粒pET28a-mph-lc,将其转化至大肠杆菌BL21（DE3）中进行表达。当OD600达到0.5~0.6时,用终浓度0.4 mmol·L-1的IPTG在30℃下诱导表达5 h,破碎离心后,利用Ni-NTA亲和层析纯化得到具有活性的融合蛋白MPH-L,即在甲基对硫磷水解酶的C端连上了一段末端为半胱氨酸的锚链。

有机磷水解酶对甲基对硫磷的快速降解及检测

甲基对硫磷是一种毒性较强的有机磷农药,常被用作菜农用作杀虫剂,有机磷水解酶可通过切断甲基对硫磷中的P=0键实现对甲基对硫磷的快速、高效降解。通过对有机磷水解酶降解条件进行优化,得到有机磷水解酶最优的农药降解条件:酶浓度为1∶1 000、pH值为8、降解温度为37℃、降解时间为10 min。通过气相色谱法测得有机磷水解酶对1、5、10μg/mL甲基对硫磷的降解率均达到98%以上,因此在生产中有机磷水解酶可作为针对甲基对硫磷的高效快速降解酶进行推广使用。

通过正交实验设计突变体组合提高甲基对硫磷水解酶OPHC2对乙基对硫磷的降解能力

分别自假产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenesC2-1)和假单胞菌(Pseudomonassp.1-7)中克隆得到甲基对硫磷水解酶基因ophc2和ophc3,其编码甲基对硫磷水解酶OPHC2和OPHC3的氨基酸序列相似性达98.5%,仅5个氨基酸残基不同,但酶学性质差异很大,特别是对不同底物降解特性有很大差异。OPHC2对甲基对硫磷的催化效率是OPHC3的2.75倍,对乙基对硫磷的催化效率仅为OPHC3的12.9%。为了提高OPHC2对乙基对硫磷的降解活性,以OPHC3的序列为依据,针对5个不同的氨基酸设计正交实验,对OPHC2进行组合突变,最终获得了一个突变体P165S/A169V,对乙基对硫磷的催化效率是OPHC2的1.19倍,对甲基对硫磷的催化效率是OPHC2的1.36倍。

甲基对硫磷水解酶的酿酒酵母表面展示及在甲基对硫磷降解中的应用

PCR扩增假单胞菌WBC-3的甲基对硫磷水解酶基因,插入表面展示质粒pYD1的多克隆位点,构建pYD1-MPH重组质粒。重组质粒转化酿酒酵母EBY100,2%半乳糖诱导甲基对硫磷水解酶表达,并利用免疫荧光检测甲基对硫磷水解酶在酿酒酵母细胞表面的表达展示。研究了表面展示甲基对硫磷水解酶的酶学性质和酵母工程菌对水体中甲基对硫磷的降解效果。结果表明成功构建具有全细胞甲基对硫磷水解酶催化活性的酵母工程菌,经2%半乳糖诱导48 h,表面展示甲基对硫磷水解酶比酶活力为18.2 U/mg细胞干重。表面展示甲基对硫磷水解酶的最适作用pH为9.5,最适作用温度为30℃,在p H4.0-10.5之间和45℃以下稳定性较好,Mn2+、Co2+、Zn2+、Ca2+、Hg2+、K+、Ni2+对表面展示甲基对硫磷水解酶活性有激活作用,Na+、Fe3+、Ag+对展示酶活力有抑制作用。工程菌在1 h内对淡水中20 mg/L的甲基对硫磷的降解率在80%以上。

甲基对硫磷水解酶分离条件的量热学优化

运用酶热分析方法,以甲基对硫磷水解酶(MPH)作为目标蛋白,牛血红蛋白(BHb)、肌红蛋白(Mb)和牛血清白蛋白(BSA)作为杂蛋白,通过溶液pH以及流动相中NaCl浓度的考察,确定了甲基对硫磷水解酶的最佳分离条件。实验结果表明,在pH为8.0,NaCl浓度为0.8 mol/L时,甲基对硫磷水解酶的分离效果最佳。

K^+对促进甲基对硫磷水解酶催化活性的影响

甲基对硫磷水解酶(methyl parathion hydrolase,MPH)能催化甲基对硫磷等有机磷化合物中P-O、P-F、P-CN及P-S键的水解。该研究考查了K^+对MPH催化活性的影响,并分析了K+调控酶蛋白活性的作用位点。酶活分析显示,Pseudomonas sp.WBC-3 MPH催化活性随K+浓度增加而迅速提高,MPH在3 mol/L K^+溶液中的催化活性较无K+条件下提高13.39倍。基于MPH进行分子动力学分析,建立了MPH氨基酸残基临近区域K+分布概率的预测方法。预测结果表明,1 mol/L K^+溶液中K+倾向分布于MPH的Asp、Glu、Gln及Asn残基附近,并降低了A85-T95与V323-N329区域的柔性。将A85-T95与V323-N329柔性变化最大的E94与N329分别突变为Ala,使MPH相对活性(1 mol/L K^+溶液/0 mol/LK^+溶液)分别较野生酶降低26%与33%;两者同时突变为Ala,其催化活性降低53%。上述结果表明,K^+通过与E94、N329相互作用来调控MPH催化,为其催化活性的分子改造提供了靶点。

甲基对硫磷水解酶纯化与保存

对带有重组表达质粒E.coli菌种进行了扩大培养,在IPTG的诱导下大量表达,获得了C-末端含有6个寡聚组氨酸的甲基对硫磷水解酶。经Ni-NTA亲和层析获得了具有较高生物活性的甲基对硫磷水解酶。本文对该酶纯化的梯度洗脱条件和酶动力学进行了考察,并通过环境对酶活性的影响检测,确定了将酶制备成冻干粉,更利于保存。

甲基对硫磷降解菌假单胞菌WBC-3的筛选及其降解性能的研究

从农药污染土样中分离出的一株细菌具有彻底降解甲基对硫磷的能力。该菌经生理生化特性分析和 1 6SrDNA序列同源性分析 ,鉴定为假单胞菌属 ,命名为Pseudomonassp .WBC 3。该菌在pH7～ 8、温度 2 3℃～ 3 0℃范围内均生长良好 ,对甲基对硫磷的耐受浓度在单纯无机盐培养基中可达到 80 0mg L ,在含有 0 1 %葡萄糖的培养基中可达到 2 0 0 0mg L。该菌能够以甲基对硫磷作为唯一碳源、氮源 ,将其彻底降解作为生长基质 ,对于 3 0 0mg L甲基对硫磷的降解速度达 1 5mg L·h ,于 2 2h后达到其稳定生长期。该菌对于多种有机磷农药及部分芳烃类化合物具有生化代谢能力。从该菌的细胞周质组分中纯化出的有机磷水解酶在SDS PAGE胶上显示为分子量约为 3 3 5× 1 0 3 的条带。

重组有机磷水解酶MPH的发酵条件的优化研究

有机磷水解酶在去除有机磷农药残留中具有重要的应用前景。在Escherichia coli BL21(DE3)中实现了有机磷水解酶(MPH)的重组诱导表达之后,为了实现工业化生产MPH,考察了以乳糖为诱导剂,碳源、氮源、金属离子、培养温度、乳糖浓度及诱导时间等对产酶的影响,得到了优化的发酵条件,L9(34)正交实验进一步确定了最佳的碳源、氮源及乳糖浓度。在此基础上利用7L自控发酵罐进行了发酵过程研究,经12h培养,得到菌体12.65g(DCW)/L,MPH表达量为14.56%,酶活18.69I U/mL。

组合突变提高甲基对硫磷水解酶MPH热稳定性的研究

来源于苍白杆菌Ochrobactrum sp.M231的甲基对硫磷水解酶MPH-Och具有优良的催化水解甲基对硫磷农药的能力,针对其热稳定性较差的缺点,通过组合3种提高蛋白热稳定性的突变策略,最终获得热稳定性改良的突变酶MPHM7,其T50达到65℃,在之前研究热稳定性提高的四点突变酶(S274Q/T183E/K197L/S192M)的基础上又提高了5℃。同时,该突变酶的催化效率也获得了一定的提高,其kcat/Km值是四点突变酶的3.8倍。热稳定性改良突变酶的获得证实了这些提高热稳定性的方法是有效的,并且其作用具有加合性,这为分子设计改良酶蛋白热稳定性提供了新的研究思路。