基于群体感应的检测技术以及通过工程改造的大肠杆菌和铜绿假单胞菌对邻苯二甲酸酯的生物降解

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》：Quorum Sensing-Based Detection and Biodegradation of Phthalate Esters by Engineered Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa

本研究通过蛋白进化技术改造PAE降解酶GoEst15V4，显著提升其降解对硝基苯丁酸及多种邻苯二甲酸酯的活性。构建含XylS-PA-LuxI-LuxR-GoEst15V4基因电路的自主降解菌株，在响应群体感应的条件下高效降解DEHP等大分子PAEs，经5次循环后仍保持高效率

　　

邻苯二甲酸酯（PAEs）在工业中广泛使用，已成为常见的有毒污染物。微生物降解是一种有前景的处理方法，但其应用受到缺乏能够降解多种PAEs的高效菌株的限制。在这项研究中，通过蛋白质进化技术培育出了一种新的PAE降解酶GoEst15_V4，该酶对

-硝基苯基丁酸（pNPB）以及包括二(2-乙基己基)邻苯二甲酸（DEHP）、二己基邻苯二甲酸和二苯基邻苯二甲酸（DPHP）在内的九种其他PAEs的降解活性比野生型酶高出2.5至15倍。此外，还构建了含有基因电路XylS-QS-G_V4（XylS(PA)-LuxI-LuxR-GoEst15_V4）的自主全细胞降解菌株，这种新型工程酶能够在大肠杆菌和铜绿假单胞菌中通过群体感应（QS）机制响应PAEs而自主表达。这些菌株在12小时内降解了90%以上的二乙基邻苯二甲酸和苄基丁基邻苯二甲酸，在36至48小时内降解了80–90%的DEHP，并且在经过5轮重复实验后仍保持高效降解能力。蛋白质工程与群体感应技术的结合使得能够开发出具有更强降解能力和更广泛底物耐受性的新型全细胞降解菌株。