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代謝工程在芳香族化合物微生物降解研究中的應(yīng)用

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簡(jiǎn)介: 芳香族化合物是一類對(duì)環(huán)境危害極大的污染物。利用微生物降解此類污染物具有廣泛的應(yīng)用前景,綜述了國(guó)內(nèi)外的代謝工程在芳香族化合物的生物降解中的應(yīng)用研究進(jìn)展,表明生物修復(fù)技術(shù)是芳香族化合物污染環(huán)境治理最有前景的手段。
關(guān)鍵字:芳香族化合物 代謝工程 基因 質(zhì)粒

  工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展,給人類社會(huì)帶來(lái)了高度的物質(zhì)文明,但也帶來(lái)了許多負(fù)面效應(yīng),尤其是對(duì)人類生存環(huán)境造成的危害。芳香族化合物是一類廣泛存在于自然環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì),性質(zhì)穩(wěn)定,具有很大的毒性和致癌、致突變作用,而且一般都有較好的脂溶性,可以在人體和動(dòng)物的脂肪組織內(nèi)積蓄,從而造成長(zhǎng)期的危害。人工合成的芳香族化合物在利用時(shí)不可避免的泄漏到環(huán)境中造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,盡管人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了問(wèn)題的嚴(yán)重性,這一問(wèn)題仍呈上升的趨勢(shì)[1]。

  微生物降解環(huán)境污染物由于投資少、占地小又不需特殊設(shè)備而成為最有前途的治理環(huán)境污染的方法。但微生物細(xì)胞在代謝繁殖過(guò)程中,經(jīng)濟(jì)合理地利用和合成自身所需的各種物質(zhì)和能量,這種固有的代謝網(wǎng)絡(luò)相對(duì)實(shí)際應(yīng)用而言其遺傳特性并非最佳,所以有必要對(duì)細(xì)胞的代謝途徑進(jìn)行有目的的改造。

  1  代謝工程

  代謝工程的基本理論和應(yīng)用就是在這一背景下發(fā)展起來(lái)的。1991年Bailey[2]在“Science”上發(fā)表了一篇重要的綜述文章“Toward a Science of Metabolic Engineering”,標(biāo)志著代謝工程作為一門(mén)新學(xué)科的誕生。十多年來(lái),代謝工程的理論和應(yīng)用迅速發(fā)展。1995年Bailey[3]又發(fā)表了“Chemical Engineering of Cellular Processes”的長(zhǎng)篇文章,詳細(xì)討論了生物網(wǎng)絡(luò)工程及代謝工程。1996年召開(kāi)了第一次國(guó)際代謝工程會(huì)議(ME-I)。此后,國(guó)際代謝工程會(huì)議定期兩年舉行一次。1998 年出版了國(guó)際上第一部代謝工程教科書(shū):“Metabolic Engineering : Principles and Methodologies”[4]。1999年出版了“Metabolic Engineering”[5]專著。近幾年的主要研究進(jìn)展可參見(jiàn)“Current Opinion in Biotechnology”等綜述性刊物及其他一些刊物上的綜述文章,例如:用代謝工程改進(jìn)染料生產(chǎn)及使用[6];乳酸菌的代謝工程[7,8];工業(yè)微生物過(guò)程的代謝途徑工程—進(jìn)化、組合生物合成及合理設(shè)計(jì)[9];利用基因組學(xué)進(jìn)行反向代謝工程[10];代謝通量分析進(jìn)展[11]。十多年的實(shí)踐表明:代謝工程已經(jīng)成為化學(xué)反應(yīng)工程的一個(gè)新的前沿,代謝工程的應(yīng)用范圍及作用正在不斷擴(kuò)大,已經(jīng)成為菌種改進(jìn)的平臺(tái)技術(shù)。我國(guó)的代謝工程研究也已展開(kāi),國(guó)家基金委及科技部資助的一些代謝工程研究項(xiàng)目或部分涉及代謝工程內(nèi)容的項(xiàng)目正在進(jìn)行。但總的說(shuō)來(lái),無(wú)論是政府及企業(yè)的投入、還是研究隊(duì)伍及研究水平等方面看,我國(guó)代謝工程的總體研究水平及應(yīng)用均與國(guó)際先進(jìn)水平有較大差距。

  代謝工程是一門(mén)利用分子生物學(xué)原理系統(tǒng)分析細(xì)胞代謝網(wǎng)絡(luò)、并通過(guò)DNA重組技術(shù)合理設(shè)計(jì)細(xì)胞代謝途徑及遺傳修飾,進(jìn)而完成細(xì)胞特性改造的應(yīng)用性學(xué)科。其核心內(nèi)容是對(duì)細(xì)胞代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功利性修飾,以更好地利用細(xì)胞代謝進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化、能量轉(zhuǎn)導(dǎo)和超分子組裝,完成這一過(guò)程首先要對(duì)細(xì)胞的分解代謝和合成代謝中的多步級(jí)聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì),然后利用DNA重組技術(shù)強(qiáng)化和(或)滅活控制代謝途徑的相關(guān)基因[12]。代謝工程把細(xì)胞的生化反應(yīng)看作一個(gè)整體,假定細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)、能量處于一擬穩(wěn)態(tài),通過(guò)測(cè)定胞外物質(zhì)濃度根據(jù)物料平衡計(jì)算細(xì)胞內(nèi)的代謝流,并針對(duì)細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的不穩(wěn)定性,揭示細(xì)胞代謝的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建新的代謝途徑,將具有特定目的的工程菌應(yīng)用于實(shí)際操作。

  2  代謝工程在芳香族化合物生物降解中的應(yīng)用

  利用代謝工程,改變微生物細(xì)胞原有的代謝途徑,提高其降解污染物的能力,對(duì)于控制和治理芳香族化合物的污染具有重要的意義。本文綜述代謝工程在幾類芳香族化合物生物降解中的應(yīng)用。

  2.1  苯及烷基取代苯的降解

  苯的降解主要是由苯雙加氧酶攻擊苯環(huán),形成鄰苯二酚,鄰苯二酚進(jìn)一步通過(guò)間位或鄰位雙加氧酶的作用而產(chǎn)生粘康酸半醛或粘康酸,之后被進(jìn)一步降解。對(duì)于烷基取代苯,取代基團(tuán)的存在使苯環(huán)的降解出現(xiàn)兩種可能:先攻擊苯環(huán)或先攻擊側(cè)鏈。如果側(cè)鏈很長(zhǎng),微生物就不會(huì)降解苯環(huán),因?yàn)閭?cè)鏈的氧化已經(jīng)足夠提供生長(zhǎng)的能量;而對(duì)于側(cè)鏈較短的烷基取代苯,一般是通過(guò)加氧酶的作用,在2,3碳位上形成二酚,再由2,3-雙加氧酶或1,2-雙加氧酶將其開(kāi)環(huán)裂解。其中,以甲苯降解酶系統(tǒng)的研究較多。降解途徑如圖1所示。

  

  圖1  甲苯的降解途徑

  甲苯降解酶的基因位于質(zhì)粒pWW0上,可利用不同類型的芳烴如甲苯、二甲苯作為唯一碳源和能源。質(zhì)粒上的代謝基因組成兩個(gè)操縱子,xylCBA編碼降解甲苯和二甲苯為苯甲酸和羥基苯甲酸的酶的基因,xylDLEGFJKIH編碼由苯甲酸和羥基苯甲酸到乙醛和丙酮酸的降解酶的基因。盡管甲苯的途徑具有很廣泛的底物范圍,但它卻不能利用苯作為底物,這限制了對(duì)石油污染物的降解。已有研究表明,克隆編碼甲苯還原酶的基因todC1C2BA,并將重組質(zhì)粒導(dǎo)入P.putida mt-2中,則可徹底降解苯、甲苯和二甲苯[13]

  因此,此類物質(zhì)的降解,主要是經(jīng)由加氧酶的作用,使得苯環(huán)的2,3位羥化,形成不穩(wěn)定的鄰苯二酚類物質(zhì),然后開(kāi)環(huán)降解。其中加氧酶起很重要的作用。在甲苯降解過(guò)程模擬的基礎(chǔ)上對(duì)代謝流進(jìn)行分析,增加甲苯雙加氧酶的活力可以使穩(wěn)態(tài)流從0.074增加到0.091。所以,增加甲苯雙加氧酶編碼基因的拷貝數(shù),可以提高降解菌的降解能力;如果將甲苯雙加氧酶編碼基因和基因todC1C2BA同時(shí)引入上述的P.putida mt-2中,其降解能力也會(huì)增強(qiáng)。

  2.2  酚類的降解

  苯酚是一種常見(jiàn)的酚類物質(zhì)。苯酚的好氧降解是將苯酚分解為鄰苯二酚,鄰苯二酚由鄰位和間位途徑經(jīng)環(huán)裂解,最后形成三羧酸循環(huán)中間物。厭氧代謝的第一步是將苯酚羧化為4-羥基苯甲酸。苯酚的降解基因通常成簇排列,位于大質(zhì)粒上或染色體上。在好氧菌中,苯酚羥化酶基因是降解苯酚的關(guān)鍵基因,編碼苯酚降解途徑的第一個(gè)酶,將苯酚轉(zhuǎn)化為鄰苯二酚;鄰苯二酚2,3-雙加氧酶(C23 O,間位裂解),或1,2-雙加氧酶(CatA,鄰位裂解)將鄰苯二酚開(kāi)環(huán)裂解為三羧酸產(chǎn)物[14,15]。如圖2所示。

  

  圖2  苯酚的降解途徑

  注:CatA為1,2-雙加氧酶;C23 O為2,3-雙加氧酶。

  Giovanni等[16]研究了Candida aquaetextoris酵母對(duì)4-壬基苯酚(pNP)的生物降解,結(jié)果顯示,主要的代謝物為對(duì)羥基苯乙烯酸和4-乙酰苯酚。進(jìn)一步的研究認(rèn)為,對(duì)羥基苯乙烯酸可以被繼續(xù)降解,但4-乙酰苯酚則會(huì)積累。通過(guò)分析4-乙酰苯酚的分子結(jié)構(gòu),可以發(fā)現(xiàn)它是苯酚的對(duì)位衍生物,如果在Candida aquaetextoris酵母中引入苯酚羥化酶基因,使得C.aquaetextoris酵母也可產(chǎn)生苯酚羥化酶,則4-乙酰苯酚也有可能被進(jìn)一步降解;另外,4-壬基苯酚(pNP)也是苯酚的衍生物,苯酚羥化酶基因的引入,也可能使得pNP第一步就發(fā)生羥化,再經(jīng)由開(kāi)環(huán)而被降解??梢哉J(rèn)為,對(duì)于其他的苯酚衍生物,如果鄰位沒(méi)有被取代,都可以先由苯酚羥化酶羥化,然后再被降解。

  2.3  氯代芳香族化合物的降解

  氯代芳香化合物從結(jié)構(gòu)上說(shuō)是指芳香烴及其衍生物中一個(gè)或幾個(gè)氫原子被氯原子取代后的產(chǎn)物,氯原子的引入引起芳烴本身結(jié)構(gòu)改變,造成氯代芳香化合物的生物降解性比芳烴類化合物要低很多。下面介紹氯苯、多氯聯(lián)苯等幾類物質(zhì)的降解。

  氯苯是化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定的一類化合物。因?yàn)槁仍佑休^高的電負(fù)性,強(qiáng)烈吸引苯環(huán)上的電子,使苯環(huán)成為一個(gè)疏電子環(huán),導(dǎo)致很難發(fā)生親電反應(yīng)。與碳?xì)浠衔锵啾?,由于氯原子的引入其生物降解性大大降低,因此生物處理很難降解氯苯類化合物。但是有些微生物通過(guò)自然變種,或通過(guò)形成誘導(dǎo)酶,能夠?qū)⒙缺筋惢衔锝到饣虿糠洲D(zhuǎn)化。氯苯類化合物降解的關(guān)鍵在于脫氯,根據(jù)脫氯過(guò)程中電子得失,將氯苯類化合物生物降解分為氧化脫氯和還原脫氯。

  對(duì)于氯取代基在3個(gè)以下的氯苯,好氧條件下的降解基本上是先開(kāi)環(huán)再脫氯。即在雙加氧酶和去氫酶的作用下,將氯苯轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氯代鄰二酚,再由可使苯環(huán)發(fā)生鄰位裂解的酶催化氯代鄰二酚鄰位開(kāi)環(huán),生成相應(yīng)的氯代粘康酸,此產(chǎn)物在內(nèi)酯化過(guò)程中脫除氯原子并被氧化成氯代馬來(lái)?;宜?,最終進(jìn)入三羧酸循環(huán)。一氯苯的降解[17]如圖3所示。

  

  圖3  一氯苯的降解途徑

  在雙加氧酶作用下發(fā)生雙羥基化反應(yīng),生成3-氯鄰二酚。此中間體鄰位裂解后形成2-氯-2,4-二烯-己二酸(即2-氯-粘康酸)。脫氯過(guò)程發(fā)生在粘康酸內(nèi)酯化形成4-羧甲烯基-2-丁烯-4-內(nèi)脂的過(guò)程中。產(chǎn)物含有不飽和雙鍵,可以被逐步還原,生成只含一個(gè)不飽和鍵的順丁烯二?;宜?即馬來(lái)?;宜?和碳鏈完全飽和的3-羰基-己二酸,最終進(jìn)入三羧酸循環(huán)。二氯苯和三氯苯的降解,基本上與一氯苯類似,第一步也是雙氧化作用生成二酚,氧化位點(diǎn)是連續(xù)兩個(gè)沒(méi)有氯取代基的碳原子,再經(jīng)過(guò)開(kāi)環(huán)被降解。但如果氯取代基達(dá)到4個(gè)或更多,則將進(jìn)行先脫氯后開(kāi)環(huán)再脫氯的催化反應(yīng),即在單加氧酶作用下,由羥基取代氯原子,再經(jīng)過(guò)單加氧酶的進(jìn)一步作用,形成開(kāi)環(huán)裂解的中間體氯代鄰二酚,才能進(jìn)一步降解。

  在氯苯的降解途徑中,鄰苯二酚是一種不穩(wěn)定的中間物,因此由氯苯到氯代鄰二酚是關(guān)鍵步驟,雙加氧酶和去氫酶是關(guān)鍵酶,根據(jù)代謝工程原理,增加其編碼基因的拷貝數(shù),加快此一步驟,從而加速氯苯到中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化,提高降解速率。同時(shí),增加裂解酶的活力,可消除鄰二酚的積累,使得整個(gè)途徑順利進(jìn)行。

  氯苯的還原脫氯[18]是指得到電子的同時(shí)去掉一個(gè)氯取代基,并釋放出一個(gè)氯陰離子的過(guò)程。其厭氧生物降解機(jī)制主要是在酶催化作用下由氫取代氯,發(fā)生脫氯反應(yīng),使得氯取代基減少,再通過(guò)氧化脫氯途徑降解。

  另外,共代謝機(jī)制也是降解氯苯類化合物的一種手段。即選擇易被微生物利用的、與目標(biāo)降解物結(jié)構(gòu)類似的生長(zhǎng)基質(zhì),誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生是目標(biāo)降解物轉(zhuǎn)變的酶[19],從而使得氯苯降解。

  多氯聯(lián)苯(PCBs)是一組有一個(gè)或多個(gè)氯原子取代聯(lián)苯分子中的氫原子而形成的氯代芳香族化合物,有極強(qiáng)的穩(wěn)定性,在自然界中很難被降解,但還是有一些微生物可以降解PCBs的。Seeger[20]、Arsendorf[21]、Abramowicz[22]等研究認(rèn)為,對(duì)于氯取代位點(diǎn)集中在一個(gè)苯環(huán)上的氯代聯(lián)苯,一些細(xì)菌菌株,可通過(guò)在無(wú)氯取代苯環(huán)的2,3碳位上間位開(kāi)環(huán)降解一氯、二氯、三氯及一些四氯聯(lián)苯。降解途徑是在2,3雙加氧酶的作用下生成氯代苯甲酸和4-羥基戊酸,4-羥基戊酸可被降解菌株徹底礦化,氯代苯甲酸需被其他微生物進(jìn)一步降解。一般而言,雙加氧酶優(yōu)先攻擊無(wú)氯取代的苯環(huán),但如果2,3碳位上無(wú)障礙,氧化反應(yīng)也可以發(fā)生在有氯取代的環(huán)上[23]。由于自然界中的PCBs降解菌株的修復(fù)效率比較低,所以有必要通過(guò)基因構(gòu)建的方法獲得高效的工程菌。Brenner等[24]通過(guò)研究,確定了假單胞菌LB400中表達(dá)2,3-聯(lián)苯雙加氧酶(bphA),2,3-二氫雙醇脫氫酶(bphB),2,3-二羥聯(lián)苯1,2-雙加氧酶(bphC)及2羥6氧6苯基2,4-二烯水解酶(bphD)的基因序列,并利用2,3-雙加氧酶途徑和寬宿主范圍的質(zhì)粒構(gòu)建了重組菌株,4個(gè)PCBs降解酶基因的長(zhǎng)度為12.4 kb,含有上述降解酶基因的大腸桿菌可以直接利用PCBs,而且不需要聯(lián)苯誘導(dǎo)。

  2-氯甲苯(2-chlorotoluene)也是一類較難降解的氯代芳香族化合物。Maria等[25]對(duì)2-氯甲苯的代謝降解途徑進(jìn)行了深入的研究,并構(gòu)建了可以降解2-氯甲苯的假單胞工程菌。組合的途徑包括:一個(gè)編碼甲苯雙加氧酶基因(todC1C2BA)的片段,從菌株Pseudomonas putida F1的TOD系統(tǒng)獲得,可以將2-氯甲苯轉(zhuǎn)化為2-氯苯甲醛;另一個(gè)片段來(lái)自Pseudomonas putida mt-2菌株的PWW0質(zhì)粒,編碼整個(gè)TOL途徑,表達(dá)的苯甲醇脫氫酶(由xylB編碼)和苯甲醛脫氫酶(由xylC編碼),可以將2-氯苯甲醇轉(zhuǎn)化為2-氯苯甲酸。將上述的TOL和TOD片段組合到單個(gè)的mini-Tn5轉(zhuǎn)座子,再將此轉(zhuǎn)座子整合到2-氯苯甲酸降解菌Pseudomonas aeruginosa PA142和Pseudomonas aeruginosa JB2的染色體上,然后通過(guò)實(shí)驗(yàn),證明的確可以將2-氯甲苯礦化,具體的降解途徑是:2-氯甲苯轉(zhuǎn)化為2-氯苯甲醇,再轉(zhuǎn)化為2-氯苯甲醛,再轉(zhuǎn)化為2-氯苯甲酸,PA142先將2-氯苯甲酸轉(zhuǎn)化為鄰苯二酚,再經(jīng)由三羧酸循環(huán)而降解;而JB2則將2-氯苯甲酸轉(zhuǎn)化為3-氯鄰苯二酚,然后由三羧酸循環(huán)降解。但實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明,PA142和JB2都不能將2-氯甲苯作為唯一的碳源。如圖4所示。

  

  圖4  2-氯甲苯的降解途徑

  (圖中:todC1C2BA為編碼甲苯雙加氧酶的基因;xylB為苯甲醇脫氫酶;xylC為苯甲醛脫氫酶;JB2和PA142為2-氯苯甲酸降解菌)

  2.4  多環(huán)芳烴的降解

  多環(huán)芳烴(PAHs)是指2個(gè)或2個(gè)以上的苯環(huán)稠合在一起的一類化合物,在環(huán)境中的性質(zhì)穩(wěn)定,具有強(qiáng)烈的毒性。PAHs不易被微生物降解,但不是不能降解。在微生物分泌的單加氧酶和雙加氧酶催化作用下,把氧加入到苯環(huán)上,形成C-O鍵,再經(jīng)過(guò)加氫、脫水等作用而使C-C鍵斷裂,苯環(huán)數(shù)減少。其中真菌產(chǎn)生單加氧酶,加一個(gè)氧原子到苯環(huán)上,形成環(huán)氧化物,然后,加入H2O產(chǎn)生反式二醇和酚。細(xì)菌產(chǎn)生雙加氧酶,加兩個(gè)氧原子到苯環(huán)上,形成過(guò)氧化物,氧化為順式二醇,脫氫產(chǎn)生酚。最后,這些中間產(chǎn)物由微生物降解[26]。

  萘是最簡(jiǎn)單的多環(huán)芳烴,生物降解途徑與其他芳香化合物基本相同,第一步是雙加氧酶進(jìn)攻苯環(huán)形成1,2 羥基萘,隨后在第1和第9個(gè)碳原子間斷裂開(kāi)環(huán),苯環(huán)數(shù)減少。其他多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu)相對(duì)要復(fù)雜,降解也較難。Juhasz等[27]研究了細(xì)菌和真菌降解苯并(a)芘的機(jī)理,結(jié)果顯示,細(xì)菌雙加氧酶從不同位點(diǎn)進(jìn)攻苯并(a)芘,先是形成順二氫二醇型中間產(chǎn)物,然后是一系列的酶促反應(yīng);真菌代謝苯并(a)芘最初的產(chǎn)物是反二氫二醇,代謝中起作用的都是P-450單加氧酶。根據(jù)代謝工程原理,可以通過(guò)分析細(xì)菌和真菌的代謝網(wǎng)絡(luò),確定雙加氧酶和單加氧酶所對(duì)應(yīng)的基因,并增加這些基因的拷貝數(shù),強(qiáng)化苯并(a)芘到中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。

  討  論

  綜上所述,各類芳香族化合物的生物降解途徑基本上是一致的,先由雙加氧酶或單加氧酶的作用,形成鄰二酚類物質(zhì),然后在鄰苯二酚2,3雙加氧酶(C23 O)或1,2雙加氧酶(CatA)的作用下,開(kāi)環(huán)進(jìn)入后續(xù)降解步驟。Eltis等的研究也證實(shí)了這一過(guò)程。因此,在實(shí)際的應(yīng)用中,把上述幾個(gè)酶的編碼基因克隆并重組成一個(gè)質(zhì)粒,導(dǎo)入已發(fā)現(xiàn)的假單胞菌等芳香族化合物的降解菌,將大大提高轉(zhuǎn)化降解的速率。

  根據(jù)代謝工程的基礎(chǔ)理論,通過(guò)操作,原則上可以將所有的降解酶基因和質(zhì)粒集合到某一菌株,人工制造出降解各類芳香族化合物的超級(jí)工程菌。但在實(shí)際的操作中,往往存在一些問(wèn)題,無(wú)法達(dá)到預(yù)期的改造效果。

  生物細(xì)胞經(jīng)過(guò)人工的改造,引入外源基因或改變?cè)械拇x途徑,理論上可以達(dá)到特定的目的,但細(xì)胞本身是一個(gè)整體,物質(zhì)流的改變必然會(huì)影響到能量流,過(guò)量的某種基因的表達(dá),可能導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)供能不足和內(nèi)部生理功能的混亂,從而影響到對(duì)污染物的降解。對(duì)此,可以考慮利用共代謝降解,通過(guò)投加特定的基質(zhì),誘導(dǎo)產(chǎn)生新的降解酶,減少酶的表達(dá)數(shù)量,不致出現(xiàn)能量不足的情況。

  由于質(zhì)粒的遺傳具有相對(duì)的獨(dú)立性,引入微生物細(xì)胞的質(zhì)粒,經(jīng)過(guò)幾代的培養(yǎng),很可能丟失,導(dǎo)致工程菌失效;進(jìn)入環(huán)境的質(zhì)粒也可能污染其他的菌種,造成潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性??梢詫⒛繕?biāo)基因直接整合到菌株的DNA上,增加遺傳的穩(wěn)定性。

  另外,芳香族化合物的水溶性一般都比較差,因此在利用微生物降解時(shí),由于不大容易進(jìn)入細(xì)胞而使生物利用度較低,通過(guò)投加一定量的表面活性劑,可以促進(jìn)芳香族化合物進(jìn)入水相,從而更好地被降解。

  隨著人們對(duì)芳香族化合物污染的重視程度的提高以及科學(xué)研究的深入,芳香族化合物污染治理取得了一定的進(jìn)展。生物修復(fù)技術(shù)是芳香族化合物污染環(huán)境治理最有前景的手段。對(duì)生物降解途徑的研究,特別是基因序列研究的不斷深入,應(yīng)用代謝工程原理分析降解途徑,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造高效的降解途徑,構(gòu)建高效的基因工程菌,同時(shí)尋找最佳的降解條件,促進(jìn)大氣、水體、土壤各環(huán)境體系中芳香族化合物污染的綜合治理,最終控制和解決芳香族化合物環(huán)境污染問(wèn)題。

  參考文獻(xiàn)

  1   孫  艷,錢(qián)世鈞.芳香族化合物生物降解的研究進(jìn)展.生物工程進(jìn)展,2001,21(1): 42~46

  2   Bailey J E.Towards a science of metabolic engineering.Science,1991,252:1668~1674

  3   Bailey J E.Chemical engineering of cellular processes.Chem.Eng.Sci.,1995,50:4091~4108

  4  Stephanopoulos G N,Aristidou A A,Nielsen J.Metabolic engineering:principles and methodologies.San Diego:Academic Press,1998

  5   Lee S Y,Papoutsakis E T.Metabolic engineering.New York:Marcel Dekker,1999

  6   Berry A,Dodge T C,Pepsin M,et al.Application of metabolic engineering to improve both the production and use of biotech indigo.Journal of Industrial Micobiology and Biotechnology,2002,28:127~133

  7   Vos W M,Hugenholtz J.Engineering metabolic highways in lactococci and other lactic acid bacteria.Trends in Biotechnology,2004,22:73~79

  8   Kleerebezem M,Hugenholtz J.Metabolic pathway engineering in lactic acid bacteria.Current Opinion in Biotechnology,2003,14:232~237

  9  Rohlin L,Oh M K,Liao J C.Microbial pathway engineering for industrial processes:evolution,combinatorial biosynthesis and rational design.Current Opinion in Microbiology,2001,(4):330~335

  10  Gill R T.Enabling inverse metabolic engineering through genomics.Current Opinion in Biotechnology,2003,14:484~490

  11  Kauffman K J,Prakash P,Edwards J S.Advances in flux balance analysis.Current Opinion in Biotechnology,2003,14:491~496

  12  Cameron D C,Tong I T.Cellular and metabolic engineering.Applied Biochemistry and Biotechnology,1993,38:105~140

  13  Lee J Y,Jung K H,Choi S H,et al.Combination of the tod and the tol pathways in redesigning a metabolic route of Pseudomonas putida for the mineralization of a benzene,toluene,and p-xylene mixture.Appl.Envir.Microbiol.,1995,61: 2211~2217

  14  Sabine E,F(xiàn)alck S,Wolfgang H.Genetic organization,nucleotide seqence and regulation of genes encoding phenol hydrolase and catechol 1,2-dioxygenase in Acinetobacter calcoaceticus NCIB8250.Molecuular Microbiology,1995,18(1): 13~20

  15  Shingler V,Bartison M,Moore T.Cloning and nucleotide sequence of gene encoing the positive(DmpR) of the phenol catabolite pathway encoded by pVI150 and identification of DmpR as a member of NtrC family of transcriptional activators. J.Bacteriol.,1993,175:1596~1604

  16  Giovanni V,Stefania F,F(xiàn)elicia D A,et al.Biodegradation of 4-(1-nonyl)phenol by axenic cultures of the yeast Candida aquaetextoris:identification of microbial breakdown products and proposal of a possible metabolic pathway. International Biodeterioration & Biodegradation,2001,47:133~140

  17  Nishino S F,Spain J C,Belcher L A,et al.Chlorobenzene degradation by bacteria isolated from contaminated groundwater.Appl.Envir.Microbiol.,1992,58:1719~1726

  18  瞿福平,張曉鍵,呂  昕,等.氯代芳香化合物的生物降解性研究進(jìn)展.環(huán)境科學(xué),1997, 18(2):74~78

  19  Haggblom M M.Monohydroxylation of phenol and 2,5-dichlorophenol by toluene dioxyenase in pseudomonas putida P1.FEMS Microbial Rev.,1992,103:29

  20  Seeger M,Timmis K N,Hofer B.Bacterial pathways for the degradation of polychlorinated biphenyls.Marine Chemistry,1997,58:327~333

  21  Arsendorf J J,F(xiàn)ocht D D.A Meta cleavage pathway for 4-chlorobenzoate,an intermediate in the metabolism of 4-chlorobiphenyl by Pseudomonas cepacia P116. Appl.Environ.Microbiol.,1995,61:443~447

  22  Abramowicz D A.Aerobic and anaerobic biodegradation of PCBs:A review.Critical Rev Biotechnol,1990,10:241~251

  23 Higson F K,F(xiàn)ocht D D.Bacterial degradation of ring-chlorinated acetophenones. Appl.Environ.Microbiol.,1990,56:3678~3685

  24  Brenner V,Arensdorf J J,F(xiàn)ocht D D.Genetic construction of PCB degraders. Biodegradation,1994,5:359~377

  25  Haro M A,Victor L.Metabolic engineering of bacteria for environmental applications:construction of Pseudomonas strains for biodegradation of 2-chlorotoluene.Journal of Biotechnology,2001,85:103~113

  26  Sims R C,Overcash M R.Fate of polynuclear aromatic compounds(PNAs) in soil-plant systems.Residue Reviews,1981,88:1~68

  27  Juhasz A L,Naidu R.Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons:A review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene. International Biodeterioration & Biodegradation,2000,45:57~88

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  [1]第一作者:謝國(guó)建,男,1981年生,碩士研究生,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境生物技術(shù)。#通訊聯(lián)系人。

發(fā)布:2007-07-30 10:03    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁(yè)]    [關(guān)閉]
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