腈和苯酚與相關(guān)降解酶之間的分子對(duì)接研究.pdf

1、針對(duì)工業(yè)廢水中的主要成分腈類和酚類對(duì)環(huán)境污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)象，本課題用分子對(duì)接的方法研究了這兩類有毒污染物在生物降解過(guò)程中與相關(guān)降解酶之間的結(jié)合模式和相互作用，同時(shí)通過(guò)表面活性劑Triton X-100對(duì)漆酶處理苯酚的影響實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證對(duì)接理論。
　　腈在各種工業(yè)過(guò)程中的連續(xù)排放已經(jīng)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。腈類化合物的微生物轉(zhuǎn)化包括水解、氧化和還原。腈水解成相應(yīng)的酰胺和羧酸在有機(jī)合成中應(yīng)用最廣。傳統(tǒng)的化學(xué)水解成本高，需要消耗大量的強(qiáng)酸堿，有

2、副產(chǎn)物，且對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。微生物轉(zhuǎn)化所需的溫度和pH條件溫和，化學(xué)、區(qū)域和立體選擇性高，產(chǎn)物不需要多步純化，這種高效節(jié)能的水解方法對(duì)環(huán)境友好，是傳統(tǒng)化學(xué)合成方法難以達(dá)到的。微生物通過(guò)用腈降解酶與腈直接作用有不同的腈降解途徑，但是這些相互作用大部分都未知而且難于用實(shí)驗(yàn)判斷，但對(duì)解釋腈的新陳代謝和設(shè)計(jì)腈轉(zhuǎn)化率高的腈降解酶有重要作用。本課題進(jìn)行了分子模擬研究腈降解為酸的雙酶法中酶和底物的結(jié)合方式。對(duì)接結(jié)果顯示，Rhodococcus er

3、ythropolis AJ270(ReNHase)和 Pseudonocardia thermophila JCM3095(PtNHase)中的腈水合酶、 Rhodococcus sp.N-771(RhAmidase)中的酰胺酶最適的底物分別是氰苯、3-氰基吡啶、L-蛋氨酰胺。進(jìn)一步分析了這些最佳構(gòu)象與對(duì)應(yīng)的酶之間的相互作用剖面圖，結(jié)果表明酶的結(jié)合口袋中特定的殘基與底物間形成不同的作用方式。污染物處理過(guò)程中，結(jié)合圖和相互作用剖面圖的這一

4、信息在設(shè)計(jì)對(duì)腈和酰胺類有更好的氧化活性的腈降解酶突變體時(shí)有重要作用。
　　據(jù)報(bào)道，表面活性劑的存在能減少酶與氧化聚合產(chǎn)物之間的相互作用，從而保護(hù)酶使其不至于失活。另外，酶與表面活性劑之間的相互作用可引起酶的構(gòu)象或者活性位點(diǎn)的改變，從而影響酶的活性和穩(wěn)定性。然而，就目前所知，酶與表面活性劑之間的作用機(jī)理尚缺少研究。分子對(duì)接是一種能預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)和配體之間相互作用的方法。在本研究中，非離子表面活性劑Triton X-100將作為添加劑來(lái)研

5、究其對(duì)苯酚去除的影響。
　　本課題研究了Triton X-100對(duì)漆酶氧化去除水溶液中苯酚的作用。分子對(duì)接結(jié)果顯示苯酚在被氧化前與漆酶間形成了氫鍵和疏水作用。Triton X-100在濃度從31到930μM間能提高苯酚去除率。本研究論證了苯酚去除效果的改善可能歸結(jié)于Triton X-100所引起的漆酶活性的增強(qiáng)。分子對(duì)接結(jié)果還顯示出Triton X-100與漆酶間形成了疏水作用，這也許是漆酶活性增強(qiáng)的原因之一。結(jié)果表明Triton