[发明专利]一种具有铅离子指示与吸附功能微生物的构建及应用

说明书

本发明公开了一种具有铅离子指示与吸附功能微生物的构建及应用。本发明公开的具有铅离子指示与吸附功能微生物含有pbrR基因、lpp‑ompA‑PbBd基因、荧光蛋白编码基因与驱动这三种基因表达的启动子，启动子的活性由pbrR蛋白质与铅的复合物激活；pbrR基因编码氨基酸序列是序列表中序列2的pbrR蛋白质lpp‑ompA‑PbBd基因编码氨基酸序列是序列表中序列4的lpp‑ompA‑PbBd蛋白质。实验证明，实验证明，本发明的具有铅生物传感‑吸附功能的微生物可以实现目标金属离子铅诱导铅吸附肽的大肠杆菌表面展示和报告基因红色荧光蛋白的同时表达，实现铅的生物吸附及生物传感，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物技术领域中，一种具有铅离子指示与吸附功能微生物的构建及应用。

背景技术

铅是天然存在于地壳中的高毒重金属，铅在岩石圈的含量高达13mg/kg，通过火山活动、化学风化、海雾等方式进行自然播散。铅对人体无任何生理功能但对人体健康可造成严重危害。WHO认为环境毒物中对儿童威胁最大的是铅，儿童铅中毒已成为一个全球性的公共安全问题，引起社会广泛关注。伴随人类活动如采矿、冶炼及燃烧化石燃料，特别是工业化的进程，基本就是铅元素的“再分布”过程。为此，欧美发达国家自上世纪九十年代开始实施无铅汽油推广、限制生产和使用含铅涂料、室内外油漆铅污染清除、清洁能源的使用、转移铅污染严重的工矿企业、含铅垃圾规范化处理等一系列措施。值得注意的是，铅作为不可自然降解的金属毒物，环境中低浓度的铅可由动植物富集后经食物链传递给人，消除环境铅残留却是耗时耗资的大工程。环境中含铅污染物的检测、吸附和回收一直是化学工作者关注的焦点。

目前环境重金属污染物的检测及环境修复的方法主要为理化方法。如利用原子光谱法、电感耦合等离子体质谱法等进行检测。这类理化检测方法需要昂贵的专业设备，根据样品性质需要摸索不同的前处理方法，检测时效性差，对操作人员的专业技术要求高。微生物传感器的问世为环境中重金属污染物的检测提供了更多选择，微生物传感器重点检测可生物利用的重金属毒物，检测快速，成本低廉，但灵敏度不高是其主要缺点。围绕运用生物学手段处理环境重金属污染，避免物理化学方法可能对环境造成的二次污染，研究者们结合基因工程、蛋白质工程和微生物细胞表面展示技术，尝试将一些可吸附有毒重金属的靶分子展示在模式微生物大肠杆菌、酵母等细胞表面，开发出了一系列微生物金属吸附器。然而，目前的研究多是利用商品化的可诱导表达载体构建的，离实际应用还有一定的差距。

目前，已有多个铅离子微生物全细胞生物传感器成功开发，可用于铅离子的高选择性、高灵敏度生物指示。此外，铅离子微生物全细胞吸附器也有研究报道，可实现铅离子的高选择性吸附，但关于一体化的铅离子微生物全细胞生物传感-吸附器，尚未见文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何同时实现环境中铅的指示与富集。

为解决上述技术问题，本发明首先提供了一种具有铅生物传感-生物吸附双重功能的微生物，记为微生物1，该微生物含有pbrR基因、lpp-ompA-PbBd基因、荧光蛋白编码基因与驱动所述pbrR基因、所述lpp-ompA-PbBD基因与所述荧光蛋白编码基因表达的启动子，所述启动子的活性由pbrR蛋白质与铅的复合物激活；

所述pbrR基因编码如下A1)、A2)或A3)的pbrR蛋白质：

A1)氨基酸序列是序列表中序列2的蛋白质；

A2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

A3)在A1)或A2)的N末端或/和C末端连接蛋白质标签得到的融合蛋白质；

所述lpp-ompA-PbBd基因编码如下B1)、B2)或B3)的lpp-ompA-PbBd蛋白质：

B1)氨基酸序列是序列表中序列4的蛋白质；